(57)【要約】【課題】回転電機用カセットコイルにおいて、ティースへの組付時の弾性変形性を確保しながら、内径側の巻線の内径側への倒れを防止することである。【解決手段】回転電機用カセットコイル３０は、ティース１６側の第二層コイル３８の上に第一層コイル３６が重ねられた二層巻をティース１６の根元側から先端側に向かう径方向に沿って所定の複数の巻線段４０で集中巻された回転電機用カセットコイルである。ここで、ティース１６の外周４辺の内の１つの辺における巻回は、ティース１６端面からの高さ配置が径方向に沿って規則的な繰り返し段差を有している階層変位構造５０の巻回である。そして、複数の巻線段４０の内、径方向の最内径側の巻線段４０ｆの二層巻のみについて、階層変位構造５０を取る辺以外の辺の第二層コイル３８と第一層コイル３６との間が絶縁材の固着層６２，６４で接着固定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ティース側の第二層コイルの上に第一層コイルが重ねられた二層巻をティースの根元側から先端側に向かう径方向に沿って所定の複数の巻線段で集中巻された回転電機用カセットコイルであって、
ティースの外周４辺の内の１つの辺における巻回は、ティース端面からの高さ配置が径方向に沿って規則的な繰り返し段差を有している階層変位構造の巻回であり、
複数の巻線段の内、径方向の最内径側の巻線段の二層巻のみについて、階層変位構造を取る辺以外の辺の第二層コイルと第一層コイルとの間が絶縁材の固着層で接着固定されている、回転電機用カセットコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転電機用カセットコイルに係り、特に、二層巻で集中巻された回転電機用カセットコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機のステータの複数のティースに巻回される巻線の方法としては、分布巻の他に集中巻がある。集中巻は、１つのティースに１つの相巻線を所定の巻数で巻回するもので、予めカセットコイルとして巻回しておき、各ティースに順次組付し、渡り線で各コイルの間を接続して所定のステータ巻線とされる。
【０００３】
特許文献１には、回転電機のステータコアの各ティースにそれぞれインシュレータを被せ、次に巻線として形成したコイルを各ティースにインシュレータの上から嵌め込むことが述べられている。インシュレータの上下端面には板ばねの先端に突起が形成されたスナップフィットが形成されており、コイルの内側端がスナップフィットを押しながら乗り越えたところでスナップフィットが戻り、先端の突起でコイルの内側端面を保持する。
【０００４】
本開示に関連する技術として、集中巻用の二層巻コイルを各ティースに順次組付すると、最後のコイルの組付のとき、当該ティースの両側のティースには既にコイルが組付済みのため、最後のコイルの組付が困難になる。このときには、最後のコイルの形状の弾性変形性を利用して当該ティースに組付するが、特許文献２には、二層巻コイルの巻回方法において、外側の第一層コイルと内側の第二層コイルとの間に適当な間隙を設け、組付のときの弾性変形性を高める構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２２２９４４号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２３２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
集中巻コイルは、１本の導線を同心状に連続的に巻回するので、いわばコイルばねのように容易に軸方向に伸縮する。この集中巻のカセットコイルをティースに組付するとき、軸方向に伸縮するので、最内径側の巻線を押さえておかないと、内径側に倒れることが生じる。最内径側の巻線の内径側への倒れが生じると、最内径側の巻線から引き出されるリードと渡り線等との間の接合へ余計な負荷が懸り、接合における損失が増加し、コイル相間への異物混入による絶縁性能の低下の恐れが生じ得る。内径側の倒れを防止するためには、全ての巻線を互いに接着材等で固定すればよいが、そうすると、カセットコイルの全体が一体となり、最後のカセットコイルを当該ティースに組付するときの弾性変形が困難となる。そこで、ティースへの組付時の弾性変形性を確保しながら、内径側の巻線の内径側への倒れを防止できる回転電機用カセットコイルが要望される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る回転電機用のカセットコイルは、ティース側の第二層コイルの上に第一層コイルが重ねられた二層巻をティースの根元側から先端側に向かう径方向に沿って所定の複数の巻線段で集中巻された回転電機用カセットコイルであって、ティースの外周４辺の内の１つの辺における巻回は、ティース端面からの高さ配置が径方向に沿って規則的な繰り返し段差を有している階層変位構造の巻回であり、複数の巻線段の内、径方向の最内径側の巻線段の二層巻のみについて、階層変位構造を取る辺以外の辺の第二層コイルと第一層コイルとの間が絶縁材の固着層で接着固定されている。
【０００８】
上記構成によれば、最内径側の巻線段以外は、第二層コイルと第一層コイルとの間は接着固定されないので、ティースへの組付時の弾性変形性を確保できる。また、最内径側の巻線段の二層巻は、第二層コイルと第一層コイルとの間が接着固定されるので、その接着固定がない場合に比べ、最内径側の巻線の内径側への倒れを防止できる。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成の回転電機用カセットコイルによれば、ティースへの組付時の弾性変形性を確保しながら、内径側の巻線の内径側への倒れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係る回転電機用カセットコイルと、これが組付されるステータのティースとの関係を示す斜視図である。
【図２】図１における二層巻の巻回の一例を示す図である。
【図３】実施の形態に係る回転電機用カセットコイルの製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】図３におけるコイル巻線処理工程を示す図である。図４（ａ）は正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図５】図３における最内径側の二層巻の固着処理工程を示す図である。図５（ａ）は固着治具に巻線コイルをセットした状態を示す図で、（ｂ）は、固着のための加圧加熱処理を示す図である。
【図６】図３に対応し、図５の固着処理工程後の回転電機用カセットコイルを示す図である。図６（ａ）は正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図７】図３における組付処理工程後の回転電機用カセットコイルの三面図である。
【図８】図２における、最後の回転電機用カセットコイルの組付の際の弾性変形処理工程を示す図である。
【図９】実施の形態の作用効果の比較例を示す図である。図９（ａ）は、最内径側の二層巻の固着処理を行わないときの巻線の内径側への倒れを示す図であり、（ｂ）は、従来技術の二層巻の集中巻用のインシュレータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、車両に搭載される回転電機のステータに用いられるカセットコイルを述べるが、これは説明のための例示であって、集中巻されたコイルを用いる回転電機のステータであれば、車両搭載以外の用途であっても構わない。以下では、集中巻されたコイルとして、平角線を用いて二層巻されたコイルを述べるが、これは説明のための例示である。二層巻の第一層コイルと第二層コイルとの間が絶縁材で固着できればよく、平角線以外の楕円断面の導線や、場合によって円形断面の導線等を用いても構わない。
【００１２】
以下で述べる形状、ティースの数、巻線段の数、総巻数、材質等は、説明のための例示であって、回転電機用カセットコイルの仕様に合わせ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
図１は、車両に搭載される回転電機のステータ１０に用いられる回転電機用カセットコイル３０の構成を示す図である。以下では、特に断らない限り、回転電機のステータ１０を、ステータ１０と呼び、回転電機用カセットコイル３０を、カセットコイル３０と呼ぶ。
【００１４】
ステータ１０が用いられる回転電機は、駆動回路の制御によって、車両が力行するときは電動機として機能し、車両が制動時にあるときは発電機として機能するモータ・ジェネレータで、三相同期型の回転電機である。回転電機は、図１に示されるステータ１０と、ステータ１０の内周側に所定の隙間を隔てて配置される円環状の回転子であるロータとで構成される。図１ではロータの図示を省略した。
【００１５】
ステータ１０は、ステータコア１２と、ステータコア１２に装着されるインシュレータ２０と、インシュレータ２０を介してステータコア１２に組付されるカセットコイル３０とを含む。
【００１６】
ステータコア１２は、円環状の磁性体部品で、円環状のステータヨーク１４とステータヨーク１４から内径側に突き出す複数のティース１６とを含む。ティース１６は、ステータ１０において、磁極となる部分で、三相同期型の回転電機の場合は、３の倍数のティース１６がステータコア１２の周方向に沿って配置される。ここでは、１５個のティース１６が配置されるが、図１ではその内の１つが図示される。ティース１６は、ステータヨーク１４と上下方向の高さ寸法が同じであり、周方向に沿った幅は、ステータヨーク１４側の根元側が大きく、内径側に行くほど細くなる先細りの形状を有する。隣接するティース１６の間の空間は、スロット１８である。
【００１７】
かかるステータコア１２は、ステータヨーク１４とティース１６とを含みスロット１８が形成されるように所定の形状に成形された円環状の磁性体薄板１９の複数枚を積層したものが用いられる。磁性体薄板１９の両面には電気的絶縁処理が施される。磁性体薄板１９の材質としては、電磁鋼板が用いられる。磁性体薄板１９の積層体に代えて、磁性粉末を所定の形状に一体化成形したものを用いてもよい。
【００１８】
図１に、ステータコア１２の周方向、上下方向、径方向をそれぞれ示す。周方向は、ステータコア１２の円周方向に沿った方向であり、上下方向は、回転電機の回転軸の方向であるが、ここでは、ステータコア１２の端面に垂直な方向を示す。上下方向のうち、渡り線側は、カセットコイル３０の巻線の巻始めリード３２と巻き終りリード３４が引き出されるリード側の方向で、ステータ１０において複数のカセットコイル３０が互いに所定の接続関係で接続されるときの渡り線が配置される側である。反渡り線側は、渡り線側と反対方向である。径方向は、ステータコア１２においてステータヨーク１４からティース１６が突き出す方向で、カセットコイル３０がティース１６に組付される方向である。内径側は、ティース１６の先細り形状側であり、外径側は、ステータヨーク１４側である。カセットコイル３０は、ティース１６の内径側から外径側に嵌め込むようにして組付される。組付の詳細については後述する。
【００１９】
インシュレータ２０は、カセットコイル３０の二層巻の内側巻線である第二層コイルの内周側面と、これに向かい合うステータコア１２の外周側面との間に保持される筒状形状を有する絶縁体である。インシュレータ２０は接着等の固定手段によってステータコア１２に固定される。爪２２，２４は、インシュレータ２０の渡り線側の面と、その反対側の反渡り線側の面とにそれぞれ設けられ、カセットコイル３０の集中巻の最内径側の第二層コイルが内径側に飛び出さないように押えるコイル押えである。
【００２０】
かかるインシュレータ２０は、電気絶縁性を有するシートを所定の形状に成形したものを用いることができる。電気絶縁性を有するシートとしては、紙の他、プラスチックフィルムを用いることができる。カセットコイル３０の絶縁皮膜の電気絶縁性が十分であるときはインシュレータ２０を省略してもよい。そのときは、カセットコイル３０はティース１６の外周面に直接的に向かい合って配置され、接着等の手段で固定される。以下では、インシュレータ２０を設けるものとする。
【００２１】
カセットコイル３０は、集中巻されたコイルで、１つのティース１６に１つの相巻線が所定巻数で巻回された二層巻コイルである。集中巻されたコイルとは、ティース１６の径方向に垂直な矩形断面を構成する４つの辺に１本の絶縁皮膜付き導線が連続的に巻回されたコイルである。絶縁皮膜付き導線の素線としては、銅線、銅錫合金線、銀メッキ銅錫合金線等が用いられる。素線としては、断面形状が略矩形の平角線が用いられる。絶縁皮膜としては、ポリアミドイミドのエナメル皮膜が用いられる。これに代えて、ポリエステルイミド、ポリイミド、ポリエステル、ホルマール等を用いることができる。エナメル皮膜として、加圧加熱によって溶融し、隣接する導線を互いに融着する自己融着層を有するものが用いられる。自己融着層としては、ブチラール樹脂、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂が用いられる。
【００２２】
集中巻された二層巻コイルは、ティース１６の径方向に沿って所定の複数の巻線段で巻回されて配置され、各巻線段が二層の巻線で構成される。換言すると、二層巻コイルであるカセットコイル３０は、絶縁皮膜付きの導線を二層巻で所定の複数の巻線段で巻回して所定の総巻数としたもので、１つのカセットコイル３０の総巻数は、（巻線段の数×二層）である。図１では、巻線段の数＝６の巻線段４０として、外径側から内径側に向かって、巻線段４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅを示す。総巻数は１２である。巻始めリード３２は、最外径側の巻線段４０ａに設けられ、巻終りリード３４は、最内径側の巻線段４０ｆに設けられる。
【００２３】
ここでは、１つのティース１６に巻回された１つの二層巻コイルを構成する二層の各巻線を区別して、第一層コイル３６、第二層コイル３８と呼ぶ。二層巻コイルが２層構造で積み重なるとき、外側に巻かれる巻線が第一層コイル３６で、第一層コイル３６よりも内側でティース１６側に巻かれる巻線が第二層コイル３８である。
【００２４】
「二層巻コイル」については、先行技術において幾つかの巻方が周知である。第１の例は、内側層コイルとして、ティース１６の根元側から巻始めてティース１６の先端側に向って所定の巻数で巻き、ティース１６の先端側に至れば、そこで内側層コイルの外側に移して外側層コイルとしてティースの先端側から根元側に戻る巻方である。第１の例によれば、ティース１６の外周４辺の全ての辺において、内側層コイルの外側に外側層コイルが積み重ねられているが、巻始めリード３２と巻き終りリード３４が共にティース１６の根元側にある。
【００２５】
第２の例は、多層巻として知られている巻方である。この巻方は、先ほどの二層巻において、外側層コイルがティース１６の根元側に至れば、そこで外側層コイルのさらに外側に移して、三層目のコイルとしてティースの根元側から先端側に戻り、これを繰り返して、必要な総巻数を得る巻方である。第２の例で、三層巻とすれば、ティース１６の外周４辺の全ての辺において、同じ積み重ね順で三層のコイルが巻回されており、巻始めリード３２はティース１６の根元側にあり、巻き終りリード３４はティース１６の先端側にある。
【００２６】
図１のカセットコイル３０は、上記のいずれの巻方とも異なり、二層巻でありながら、巻始めリード３２はティース１６の根元側の最外径側の巻線段４０ａに設けられ、巻終りリード３４は、ティース１６の先端側の最内径側の巻線段４０ｆに設けられる。この巻方も先行技術によって周知であって、例えば、特許文献２にその巻方が開示されている。
【００２７】
「二層巻コイル」または「多層巻コイル」の先行技術で周知のいくつかの巻方は、それぞれ利点があり、適用される対象に応じて最適の巻方が選択される。図１のカセットコイル３０の巻方は、巻始めリード３２と巻終りリード３４とがそれぞれティース１６の根元側と先端側とに分かれているので、ステータ１０における複数のカセットコイル３０について渡り線を用いて所定の巻回方法で接続するのに便利である。しかも二層巻であるので、限られたスロット１８の空間の範囲で総巻数を効率よく大きくできる。上記の第１の例では、巻始めリード３２と巻終りリード３４とがそれぞれティース１６の根元側と先端側とに分かれて配置することができない。上記の第２の例では、巻始めリード３２と巻終りリード３４とがそれぞれティース１６の根元側と先端側に分かれて配置するには三層巻となり、巻線体積が大きくなり、限られたスロットの空間の範囲に収納しきれないことが生じる。
【００２８】
図２に、二層巻でありながら、巻始めリード３２がティース１６の根元側の最外径側の巻線段４０ａに設けられ、巻終りリード３４は、ティース１６の先端側の最内径側の巻線段４０ｆに設けられる巻方の基本構成を示す。この巻方は、２つの巻線段を単位として繰り返す。図１の例では、巻線段の数＝６であるので、図２の２つの巻線段の巻方を基本として、これを３回繰り返すことになる。
【００２９】
図２において、（ａ）にティース１６の外周４辺の輪郭を斜線付の枠Ａで示す。辺２１は、外周４辺の内の渡り線側の辺である。枠Ａは、導線がティース１６の外周４辺の周りに巻回されることを示すために用いられ、上下方向に沿った辺２１の高さ位置は、辺２１において巻かれる巻線の高さ位置の基準として用いられる。導線は、インシュレータ２０を介してティース１６の周りに巻回されるが、図２ではインシュレータ２０の厚さの分を省略した。
【００３０】
図２（ｂ）は、巻回の単位となる２つの巻線段の内、外径側の巻線段を示し、（ｃ）は、内径側の巻線段を示す。実際のカセットコイル３０では、（ｂ）と（ｃ）は密接して隣接するが、図２では、外径側の巻線段から内径側の巻線段への移り変わりを示すため、適当に離間させて示す。（ｂ），（ｃ）のそれぞれにおける斜線付の枠Ａは、（ａ）で示すティース１６の外周４辺の輪郭である。ティース１６の外周４辺の輪郭は、内径側に行くほど周方向に沿った幅が大きくなるが、図２では同じ幅で示す。
【００３１】
（ｂ）の外径側の巻線段においては、最初に巻線４２から始まる巻線４３が１巻分巻かれた後、その内側へ移って巻線４５が約３／４巻で巻かれる。巻線４５は、辺２１に沿って、内径側の巻線段へ移る巻線４６となる。巻順の方向を矢印で示した。
【００３２】
これを図１のカセットコイル３０に当てはめると、巻始めリード３２を（ｂ）の巻線４２として、最外径側の巻線段４０ａでは、その巻始めリード３２がティース１６の外周の周りに１巻分巻かれた後、その内側へ移って巻線４３が約３／４巻で巻かれる。巻線４３は、辺２１に沿って、内径側の巻線段４０ｂへ移る巻線４６となる。
【００３３】
（ｃ）の内径側の巻線段においては、（ｂ）から移ってきた巻線４６がティース１６に関する斜線付の枠Ａの周りに１巻分巻かれた後、その外側へ移って巻線４４が約３／４巻で巻かれる。巻線４４は、次の内径側の巻線段に移る。次の内径側の巻線段は、（ｂ）と同じであるので、巻線４４は、次の内径側の巻線段における巻線４２となる。これが繰り返えされて、２の倍数の巻線段４０を有するカセットコイル３０が形成される。
【００３４】
これを図１のカセットコイル３０に当てはめると、巻終りリード３４を（ｃ）の巻線４４として、最内径側の巻線段４０ｆでは、その巻線４４の内側に巻線４７が１巻分巻かれた後、その外側へ移って、巻線が約３／４巻で巻かれる。そこから引き出されると、巻き終りリード３４となる。巻き終りリード３４が渡り線側に引き延ばされた状態では、最内径側の巻線段４０ｆは、辺２１において、斜線付の枠Ａに接する高さ位置を有する巻線と、その外側に積み重ねられた高さ位置の巻線がある。
【００３５】
（ｂ），（ｃ）について、辺２１において巻回される各巻線の高さ位置をｈ１，ｈ２，ｈ３と示す。ｈ１，ｈ２，ｈ３は、上下方向に沿った辺２１の高さ位置が原点である。（ｂ）においては、巻線４２が一番高くｈ１で、巻線４３の高さ位置はｈ１よりも低いｈ２で、巻線４６はさらに低くｈ３である。ｈ３は、辺２１の高さ位置に相当する。（ｃ）については、巻線４４が一番高くｈ１で、巻線４７の高さ位置はｈ１よりも低いｈ２で、巻線４６はさらに低くｈ３である。ｈ３は、辺２１の高さ位置に相当する。
【００３６】
このように、カセットコイル３０における二層巻は、巻始めリード３２と巻き終りリード３４を、ティース１６の最外径側と最内径側に配置するために、外側層のコイルを巻いてからその内側に内側層のコイルを巻く。これに引き続き、内側層のコイルを巻いてから、その外側に外側層のコイルを巻く。これを繰り返すときに、外側層から内側層への移り替わりと、内側層から外側層への移り変わりは、渡り線側の辺２１の上で行われる。そのために、ティース１６の外周４辺の内の周方向の両側の辺及び上下方向の反渡り線側の辺における巻回は、第一層コイル３６と第二層コイル３８とが単純に積み重ねられているが、渡り線側の辺２１における巻回は、これらと異なる。すなわち、ティース１６の外周４辺の内の渡り線側の辺２１における巻回は、ティース端面からの高さ位置ｈ１，ｈ２，ｈ３が径方向に沿って、規則的な繰り返し段差を有する。この構造を、階層変位構造５０と呼ぶ。先行技術の第１の例、第２の例は、共に、ティース１６の外周４辺の全ての辺において、同じ積み重ね順で複数層のコイルが巻回されており、階層変位構造５０を有さない。
【００３７】
図１に戻ると、インシュレータ２０には、ティース１６の辺２１側に爪２２が設けられ、これと反対側の反渡り線側に爪２４が設けられる。爪２２，２４は、カセットコイル３０の集中巻の最内径側の第二層コイル３８の巻線が内径側に飛び出さないように押えるコイル押えである。階層変位構造５０の巻回では、最内径側の巻線段４０ｆにおいて、辺２１に関し、斜線付の枠Ａに接する高さ位置ｈ３を有する巻線４６と、その外側に積み重ねられた高さ位置ｈ２の巻線４７とがある。高さ位置ｈ３を有する巻線は、第二層コイル３８に相当するので、第二層コイル３８に相当する巻線４６は、爪２２によってしっかり固定され、内径側に飛び出すことはない。これに対し、巻線４７は、高さ位置ｈ２を有するので、爪２２によって固定されず自由状態であるので、インシュレータ２０を介してティース１６にカセットコイル３０を組付の際に、内径側に倒れる恐れが生じる（後述の図９（ａ）参照）。
【００３８】
インシュレータ２０の構造において、巻線４７の飛び出し防止の爪を設けることも考えられる。しかし、階層変位構造５０は、３つの高さ位置ｈ１，ｈ２，ｈ３が径方向に沿って規則的な繰り返し段差を有するので、中間の高さ位置ｈ２の巻線４７を固定する爪を設けにくい。なお、先行技術における第１の例、第２の例は、ティース１６の外周４辺の全ての辺において、同じ積み重ね順で複数層のコイルが巻回されているので、全ての高さ位置のコイルについて、固定用の爪を設けることは容易である。
【００３９】
図１のカセットコイル３０における固着層６０は、最内径側の巻線段４０ｆにおいて、第一層コイル３６と第二層コイル３８との間を絶縁材で接着固定した絶縁層である。固着層６０は、最内径側の巻線段４０ｆにのみ設けられる。これは、集中巻のカセットコイル３０をステータコア１２のティース１６にインシュレータ２０を介して組付の際に、最後の１５個目のカセットコイル３０は、巻線の弾性変形性を利用する（後述の図８参照）ため、外径側の巻線段４０は固着できないからである。固着層６０は、最内径側の巻線段４０ｆについて、周方向の両側における第一層コイル３６と第二層コイル３８との間にそれぞれ設けられる。両側の固着層６０を区別するときは、内径側からみて、周方向に沿った左側を固着層６２と呼び、右側を固着層６４と呼ぶ。渡り線側の第一層コイル３６と第二層コイル３８は、単純な積み重ね構造ではなく、階層変位構造５０の一部であるので、固着層６０は設けない。なお、反渡り線側の第一層コイル３６と第二層コイル３８との間に、追加的に、固着層を設けてもよい。
【００４０】
固着層６２，６４を設けることで、高さ位置ｈ２を有する巻線４７は、高さ位置ｈ３を有する巻線４６と固着されて、剛性が増加する。また、巻線４６は爪２２，２４によってティース１６に対し固定されるので、インシュレータ２０を介してティース１６にカセットコイル３０を組付の際に、高さ位置ｈ２を有する巻線４７が内径側に倒れることを防止できる。
【００４１】
上記構成のカセットコイル３０の製造方法と、インシュレータ２０を介してステータコア１２にカセットコイル３０を組付する方法とについて、図３から図８を用いて詳細に説明する。図３は、カセットコイル３０を製造し、製造されたカセットコイル３０についてインシュレータ２０を介してステータコア１２に組付する手順を示すフローチャートである。
【００４２】
最初に、コイル巻回処理工程が行われる（Ｓ１０）。この処理工程は、所定の巻型枠に、自己融着層を有する絶縁皮膜付き導線を巻きつけ、内側の第二層コイル３８の上に第一層コイル３６を重ねて、所定の複数の巻線段で巻回して行われる。第一層コイル３６と第二層コイル３８の巻回の仕方は図２で述べた方法である。図４は、コイル巻回処理後の巻線コイル２９を示す図である。図４（ａ）は、内径側から見た正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。巻線コイル２９は、自己融着層が溶融しておらず、固着層６２，６４がまだ形成されていない。したがって、最内径側の巻線段４０ｆを含め、総巻数＝１２の巻線は、１つのコイルばね状で、径方向に弾性的に延ばすことができる。
【００４３】
図３に戻り、次に、最内径側の第一層コイル３６と第二層コイル３８との間の固着処理工程が行われる（Ｓ１２）。固着処理には、所定の固着治具７０が用いられる。固着治具７０は、図５（ａ）に示すように、受台７２と、ヒータ７３を内蔵する押え板７４とを含んで構成される。図５（ａ）は、受台７２とヒータ７３との間に、Ｓ１０で得られた巻線コイル２９を配置した図である。ここでは、最外径側の巻線段４０ａを受台７２側に、最内径側の巻線段４０ｆを、ヒータ７３を内蔵する押え板７４側に配置する。
【００４４】
図５（ｂ）は、受台７２に対し押え板７４に圧力Ｐを印加し、押え板７４のヒータ７３に通電する加圧加熱処理を行う図である。圧力Ｐの印加によって巻線コイル２９の整形が行われる。この圧力Ｐの印加と、ヒータ７３への通電とは、最内径側の巻線段４０ｆの自己融着層のみが溶融し、それ以外の巻線段４０ｅ，４０ｄ，４０ｃ，４０ｂ，４０ａの自己融着層は溶融しない程度に設定される。図５（ｂ）では、θと示す破線枠で、自己融着層が溶融する範囲を示す。押え板７４におけるヒータ７３の配置は、θと示す破線枠が、図１で述べた階層変位構造５０と反渡り線側とに及ばないように設定される。かかるθと示す破線枠が最内径側の巻線段４０ｆに留まる圧力Ｐの印加とヒータ７３への通電の設定条件は、予め実験等で求められる。
【００４５】
上記では、カセットコイル３０に自己融着層を有する絶縁皮膜付き導線を用いるものとしたが、自己融着層を有さない絶縁皮膜付き導線を用い、最内径側の巻線段４０ｆの所定の箇所に熱硬化性の絶縁樹脂を配置してもよい。熱硬化性の絶縁樹脂としては、エポキシ樹脂を用いることができる。この場合には、最内径側の巻線段４０ｆの所定の箇所に塗布等で設けた熱硬化性の絶縁樹脂が他の巻線段４０ｅ，４０ｄ，４０ｃ，４０ｂ，４０ａに流れないようにするため、固着治具７０の構成を図５とは逆にする。すなわち、受台７２にヒータ７３を内蔵させ、受台７２側に最内径側の巻線段４０ｆを配置し、最外径側の巻線段４０ａを押え板７４側に配置することがよい。
【００４６】
図６は、図４に対応する図で、図５の固着処理工程（Ｓ１２）後のカセットコイル３０を示す図である。図６（ａ）は正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。ここでは、最内径側の巻線段４０ｆの第一層コイル３６と第二層コイル３８との間に、固着層６２，６４が形成されている。その他は図４で述べた内容と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００４７】
図３に戻り、図５の固着処理工程（Ｓ１２）後のカセットコイル３０が得られると、次に、カセットコイル３０のティース１６への組付処理工程が行われる（Ｓ１４）。ステータコア１２は、１５個のティース１６を有するので、１４個までのカセットコイル３０は、当該ティース１６の少なくとも片側に隣接するティース１６にまだカセットコイル３０が組み込まれていなければ、当該ティース１６へ容易に組付できる。図１を参照して、インシュレータ２０が既に配置されたティース１６に対し、内径側の先端側からカセットコイル３０を嵌め込むようにして組付が行われる。その際に、爪２２，２４は弾性を有するので、カセットコイル３０は爪２２，２４を外径側に曲げながらティース１６の外径側に押し込み、最内径側の巻線段４０ｆが爪２２，２４を乗り越えると、爪２２，２４が元の形状に復帰し、カセットコイル３０を固定する。
【００４８】
図７は、Ｓ１４の組付処理工程後のカセットコイル３０と、ステータコア１２及びインシュレータ２０との関係を示す三面図である。図７（ａ）は、内径側から見た正面図であり、（ｂ）はその側面図であり、（ｃ）は上面図である。図７に示すように、最内径側の巻線段４０ｆにおいて、第一層コイル３６と第二層コイル３８の間に固着層６２，６４が設けられる。また、渡り線側の第二層コイル３８（図２の巻線４７に相当）は、爪２２によってティース１６に固定され、反渡り線側の第二層コイル３８は爪２４によって固定される。
【００４９】
図３に戻り、ステータコア１２における１５個のティース１６の内、１４個目までは、順次カセットコイル３０の組付が行われる（Ｓ１６）。それぞれについて、組付後の状態は図７で述べた内容である。最後の１５個目のカセットコイル３０の組付は、カセットコイル３０の弾性変形性を利用した弾性組付処理が行われる（Ｓ１８）。
【００５０】
図８は、Ｓ１８の弾性組付処理を示す図である。図８は、ステータ１０の上面図である。１５個のティース１６を区別して、上面図において時計回りにＮ＝１からＮ＝１５の番号を付す。図８は、Ｎ＝１からＮ＝１４のティース１６にそれぞれカセットコイル３０（Ｎ＝１）から、カセットコイル３０（Ｎ＝１４）の１４個のカセットコイル３０が組付された状態である。Ｎ＝１５のティース１６には、インシュレータ２０（Ｎ＝１５）が既に被せられ、ステータコア１２の内径側にカセットコイル３０（Ｎ＝１５）が組付のために置かれる。ティース（Ｎ＝１５）の周方向の両側に隣接するティース（Ｎ＝１）とティース（Ｎ＝１４）には、それぞれカセットコイル３０（Ｎ＝１）とカセットコイル３０（Ｎ＝１４）が既に組付済みである。
【００５１】
ティース１６は内径側に先細りの形状である。このため、ティース（Ｎ＝１５）の先端側におけるカセットコイル３０（Ｎ＝１）とカセットコイル３０（Ｎ＝１４）との間の間隔Ｌ０は、図６で形成されたままのカセットコイル３０（Ｎ＝１５）の最外径側の周方向に沿った寸法Ｌ１よりも狭い。カセットコイル３０（Ｎ＝１５）をティース１６（Ｎ＝１５）にそのまま組付しようとすると、カセットコイル３０（Ｎ＝１）とカセットコイル３０（Ｎ＝１４）とに干渉する。
【００５２】
そこで、カセットコイル３０（Ｎ＝１５）の弾性変形性を利用して、コイルばねとしての形状を変形させる。変形は、第一層コイル３６と第二層コイル３８との間の間隔を広げたり狭めたりして行う。最内径側の巻線段４０ｆは、第一層コイル３６と第二層コイル３８とが固着層６２，６４で固着されているが、それ以外の巻線段４０ｅ，４０ｄ，４０ｃ，４０ｂ，４０ａは、第一層コイル３６と第二層コイル３８とは固着されていないので、変形の自由度がある。図８は、弾性変形後の巻線コイル３１（Ｎ＝１５）についての各巻線の配置状態を示す。この弾性変形性によって、最後のカセットコイル３０（Ｎ＝１５）がインシュレータ（Ｎ＝１５）に組付され、爪２２，２４によって、ティース１６（Ｎ＝１５）に固定される。このようにして、ステータコア１２に対するカセットコイル３０の組付が行われる。
【００５３】
図９は、本実施の形態に係るカセットコイル３０の作用効果を示す２つの比較例を示す図である。図９（ａ）は、最内径側の巻線段４０ｆへの固着処理を行わないときの巻線の内径側への倒れΔを示す図である。固着処理を行わない場合、第二層コイル３８は、爪２２，２４によってステータコア１２に固定される。そのときでも、最内径側に設けられる巻終りリード３４は、第一層コイル３６から引き出されるため、爪２２，２４によってステータコア１２に固定されず自由端となっている。そのため、カセットコイル３０をティース１６に組付する際に、作業者が指等で押えていないと、巻終りリード３４は、内径側への倒れΔを生じる。本実施の形態のカセットコイル３０では、最内径側の巻線段４０ｆについて、第一層コイル３６と第二層コイル３８との間が固着層６２，６４によって固着される。第二層コイル３８は爪２２，２４によってステータコア１２に固定され、第一層コイル３６は第二層コイル３８に固着層６２，６４によって固着されるので、第一層コイル３６はティース１６に固定される。これにより、巻終りリード３４における内径側への倒れΔが生じない。
【００５４】
図９（ｂ）は、従来技術の二層巻の集中巻用のインシュレータ８０の例を示す図である。このインシュレータ８０は、３つの爪８２，８４，８６を有する。爪８２，８４は、第二層コイル３８を固定するためのもので、本実施の形態の爪２２，２４と同じ働きをする。爪８６は、カセットコイル３０の反渡り線側において、第一層コイル３６を固定する働きをする。これによって、巻終りリード３４において内径側への倒れΔを軽減することができる。本実施の形態のカセットコイル３０では、最内径側の巻線段４０ｆについて、第一層コイル３６と第二層コイル３８との間が固着層６２，６４によって固着されるので、第一層コイル３６のための爪８６を用いなくても済む。すなわち、本実施の形態のカセットコイル３０のためのインシュレータ２０は、従来技術のインシュレータ８０に比較して簡単な構造となり、コスト低減が実現でき、ステータ１０の体格の小型化が可能になる。
【００５５】
本実施の形態に係る回転電機用カセットコイル３０は、ティース１６側の第二層コイル３８の上に第一層コイル３６が重ねられた二層巻をティース１６の根元側から先端側に向かう径方向に沿って所定の複数の巻線段４０で集中巻されたカセットコイル３０である。ここで、ティース１６の外周４辺の内の１つの辺における巻回は、ティース１６端面からの高さ配置が径方向に沿って規則的な繰り返し段差を有している階層変位構造５０の巻回である。そして、複数の巻線段４０の内、径方向の最内径側の巻線段４０ｆの二層巻のみについて、階層変位構造５０を取る辺以外の辺の第二層コイル３８と第一層コイル３６との間が絶縁材の固着層６２，６４で接着固定されている。
【００５６】
上記構成によれば、最内径の巻線段４０ｆ以外は、第二層コイル３８と第一層コイル３６とは固着層６２，６４によっては接着固定されないので、ティース１６への組付時の弾性変形性を確保できる。また、最内径の巻線段４０ｆの二層巻は第二層コイル３８と第一層コイル３６との間が固着層６２，６４によって接着固定されるので、その接着固定がない場合に比べ、最内径側の巻線の内径側への倒れを防止できる。
【符号の説明】
【００５７】
１０  ステータ、１２  ステータコア、１４  ステータヨーク、１６  ティース、１８  スロット、１９  磁性体薄板、２０，８０  インシュレータ、２１  辺、２２，２４，８２，８４，８６  爪、２９  巻線コイル、３０  （回転電機用）カセットコイル、３１  （弾性変形された）巻線コイル、３２  巻始めリード、３４  巻終りリード、３６  第一層コイル、３８  第二層コイル、４０  （所定の複数の）巻線段、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ  巻線段、４０ｆ  （最内径側の）巻線段、４２，４３，４４，４５，４６，４７  巻線、５０  階層変位構造、６０，６２，６４  固着層、７０  固着治具、７２  受台、７３  ヒータ、７４  押え板。
【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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