(57)【要約】回転電機の固定子は、分割積層ヨーク部（３１ａ）と、分割積層ヨーク部（３１ａ）の両端に、２つの積層ティース部（３１ｂ、３１ｃ）とを備え、２つの積層ティース部（３１ｂ、３１ｃ）と分割積層ヨーク部（３１ａ）は、それぞれの積層ティース部（３１ｂ、３１ｃ）の長手方向と、分割積層ヨーク部（３１ａ）の長手方向とが同方向となって、分割積層ヨーク部（３１ａ）の長手方向の両端に、それぞれの積層ティース部（３１ｂ、３１ｃ）が真っ直ぐに並ぶ状態から、２つの積層ティース部（３１ｂ、３１ｃ）が、分割積層ヨーク部（３１ａ）に対して、固定子（３）の内側に向く状態となるように折り曲げ可能又は回転可能に連結されたものである。
2016208629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心片を積層して形成された複数のコ字形の分割積層鉄心と、
前記分割積層鉄心の積層ティース部に巻線したコイルとからなる回転電機の固定子において、
前記分割積層鉄心は、
分割積層ヨーク部と、
前記分割積層ヨーク部の両端に、２つの前記積層ティース部とを備え、
２つの前記積層ティース部と前記分割積層ヨーク部は、それぞれの前記積層ティース部の長手方向と、前記分割積層ヨーク部の長手方向とが同方向となって、前記分割積層ヨーク部の長手方向の両端に、それぞれの前記積層ティース部が真っ直ぐに並ぶ状態から、２つの前記積層ティース部が、前記分割積層ヨーク部に対して、前記固定子の内側に向く状態となるように折り曲げ可能又は回転可能に連結されている回転電機の固定子。
【請求項２】
２つの前記積層ティース部は、それぞれ前記積層ティース部の自由端部であって、前記固定子の内側に挿入される回転子と対向する磁気吸引部の外周面に、軸方向に延在する樹脂部材結合部を有し、
周方向に隣り合う２つの前記分割積層鉄心の、周方向に隣り合う前記積層ティース部同士が、前記樹脂部材結合部に固定された樹脂部材によって互いに固定されている請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
前記樹脂部材は、モールド部材である請求項２に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
前記分割積層ヨーク部と前記積層ティース部とは、積層薄肉連結部によって折り曲げ可能に連結されている請求項１から請求項３のいずれか1項に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
前記分割積層ヨーク部と前記積層ティース部とは、前記分割積層ヨーク部および前記積層ティース部を構成する鉄心片の積層面に設けられた凹凸部を嵌合した連結部によって回転可能に連結されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の固定子と、
前記固定子の内側に回転可能に挿入された回転子とからなる回転電機。
【請求項７】
電磁鋼板から、分割ヨーク部と前記分割ヨーク部の両端にティース部とが、前記分割ヨーク部の長手方向と前記ティース部の長手方向とが同方向となるように、帯状にまっすぐに配置した鉄心片を切り抜く鉄心片製造工程と、
複数の前記鉄心片を積層し、前記分割ヨーク部が積層された積層分割ヨーク部と、２つの前記ティース部が積層された２つの積層ティース部が、連結部によって折り曲げまたは回転可能に積層された分割積層鉄心中間体を形成する積層工程と、
前記分割積層鉄心中間体を、巻線機に、前記巻線機のフライヤの回転軸の軸方向と、前記分割積層鉄心中間体の長手方向が一致するように位置決め固定する位置決め固定工程と、
一方の前記積層ティース部にコイルを巻線する第一巻線工程と、
他方の前記積層ティース部にコイルを巻線する第二巻線工程と、
前記コイルを巻線した前記分割積層鉄心中間体の２つの前記積層ティース部を前記連結部において、同方向に折り曲げてコ字形の分割積層鉄心を形成する折り曲げ工程と、
隣り合う複数の前記分割積層鉄心の前記積層ティース部の自由端部同士を互いに固定する結合工程とを有する回転電機の固定子の製造方法。
【請求項８】
前記第一巻線工程と、前記第二巻線工程との間に、
前記分割積層鉄心中間体を１８０度回転させる、鉄心回転工程を有する請求項７に記載の回転電機の固定子の製造方法。
【請求項９】
前記第一巻線工程と、前記第二巻線工程とを、２つの前記フライヤにより同時に実行する同時巻線工程を有する請求項７に記載の回転電機の固定子の製造方法。
【請求項１０】
前記鉄心片の長手方向は、前記電磁鋼板の圧延方向と一致している請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の回転電機の固定子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機の固定子、回転電機、回転電機の固定子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石型のロータを有するブラシレスモータの固定子は、円形状のヨークと、ヨークから径方向内側に突出する複数個の極アームで構成される（例えば、特許文献１参照）。特許文献１で提案されている固定子は、軸方向に垂直な断面の外周形状を円形から矩形に変更しており、直線状のヨークと、ヨークの両端部からヨークに対して直角方向に延びる２つの極アームを有する、軸方向に垂直な断面の外周形状がＣ字形状のコアを、２個、極アームが対向するように配置する構成となっている。【０００３】
固定子の同上の外周形状を円形から矩形にすることにより、固定子の充填率（固定子の外形に対して、固定子構成部品が占める割合）を高めることができ、結果的に小型かつ高効率の回転電機を実現できる。また、コイルの巻線時において、外周形状が円形の固定子では、隣り合う各極アーム同士と巻線機との干渉を避けるために、巻線機の作動範囲が制約されるのに対して、外周形状がＣ字形状の各極アームでは、極アーム同士が隣り合わない側において巻線機の作動範囲の制約を受けない。これにより、コイルを極アームに対して整列に巻き易くなり、コイルの高密度化が図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１９３３５７号、段落０００２〜段落０００５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の回転電機の固定子にあっては、コイルの巻線時において、各極アームの隣り合わない側では巻線機の作動範囲に制約を受けないが、隣り合う側にあるスロット空間においては、２つのティース部間に巻線機のノズルを差し込む隙間が必要であり、最終的にコイルとコイルの間にノズルの幅分の空間が残ってしまい、コイルの占積率を向上できないという課題があった。【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、コイルの占積率の高い回転電機の固定子、回転電機、回転電機の固定子の製造方法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】
【０００７】
この発明に係る回転電機の固定子は、
鉄心片を積層して形成された複数のコ字形の分割積層鉄心と、
前記分割積層鉄心の積層ティース部に巻線したコイルとからなる回転電機の固定子において、
前記分割積層鉄心は、
分割積層ヨーク部と、
前記分割積層ヨーク部の両端に、２つの前記積層ティース部とを備え、
２つの前記積層ティース部と前記分割積層ヨーク部は、それぞれの前記積層ティース部の長手方向と、前記分割積層ヨーク部の長手方向とが同方向となって、前記分割積層ヨーク部の長手方向の両端に、それぞれの前記積層ティース部が真っ直ぐに並ぶ状態から、２つの前記積層ティース部が、前記分割積層ヨーク部に対して、前記固定子の内側に向く状態となるように折り曲げ可能又は回転可能に連結されているものである。【０００８】
この発明に係る回転電機は、前記固定子と、前記固定子の内側に回転可能に挿入された回転子とからなるものである。【０００９】
この発明に係る回転電機の固定子の製造方法は、
電磁鋼板から、分割ヨーク部と前記分割ヨーク部の両端にティース部とが、前記分割ヨーク部の長手方向と前記ティース部の長手方向とが同方向となるように、帯状にまっすぐに配置した鉄心片を切り抜く鉄心片製造工程と、
複数の前記鉄心片を積層し、前記分割ヨーク部が積層された積層分割ヨーク部と、２つの前記ティース部が積層された２つの積層ティース部が、連結部によって折り曲げまたは回転可能に積層された分割積層鉄心中間体を形成する積層工程と、
前記分割積層鉄心中間体を、巻線機に、前記巻線機のフライヤの回転軸の軸方向と、前記分割積層鉄心中間体の長手方向が一致するように位置決め固定する位置決め固定工程と、
一方の前記積層ティース部にコイルを巻線する第一巻線工程と、
他方の前記積層ティース部にコイルを巻線する第二巻線工程と、
前記コイルを巻線した前記分割積層鉄心中間体の２つの前記積層ティース部を前記連結部において、同方向に折り曲げてコ字形の分割積層鉄心を形成する折り曲げ工程と、
隣り合う複数の前記分割積層鉄心の前記積層ティース部の自由端部同士を互いに固定する結合工程とを有するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る回転電機の固定子、回転電機、回転電機の固定子の製造方法によれば、分割積層鉄心中間体の分割積層ヨーク部と、積層ティース部とが、コイル巻線時において真っ直ぐに帯状に配置されるので、一方の積層ティース部にコイルを巻線する時に、フライヤの先端が回転する回転面と、反対側の積層ティース部とが干渉することがない。これにより、フライヤの作動範囲に制約を受けないため、簡単に積層ティース部に整列巻きができ、一つのスロット内に収容される２つのコイル間に隙間が生じず、コイルの占積率を向上でき、固定子の充填率を高めることができる。また、コイル巻線時にフライヤの周囲に障害物が無いので、高速にコイルを巻線できる。また、コイル端末部の接続作業をなくすことができ、安価な回転電機の固定子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機の構成を示す断面模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１に係る鉄心片の板取り配置図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る第一巻線工程を実施中の巻線機と分割積層鉄心中間体の模式図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ’線における断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る第二巻線工程を実施中の巻線機と分割積層鉄心中間体の模式図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係るコイルを巻線した分割積層鉄心の断面図である。
【図８】比較例の鉄心片の板取り配置図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る巻線工程を実施中の巻線機と分割積層鉄心中間体の模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る回転電機のコイル巻線工程を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る回転電機の構成を示す断面模式図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係る回転電機のコイル巻線工程を示すフローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態４に回転電機のコイルを巻装した分割積層鉄心の構成を示す断面模式図である。
【図１４】この発明の実施の形態５に係る回転電機の構成を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について、図を用いて説明する。
本明細書において、特に断り無く「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面」、「外周面」、「内側」、「外側」というときは、それぞれ、固定子の「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面」、「外周面」、「内側」、「外側」をいうものとする。また、「上」、「下」等と、上下関係をいうときは、固定子の中心から離れる方を「上」、固定子の中心に近づく方を「下」とする。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態１に係る回転電機１００の構成を示す断面模式図である。
回転電機１００は、回転子２と固定子３とからなる。回転子２は、回転軸２１と回転軸２１の外周に配設した永久磁石２２からなる。
【００１４】
固定子３は、コ字形の分割積層鉄心３１、３２を備える。分割積層鉄心３１は、分割積層ヨーク部３１ａと、分割積層ヨーク部３１ａの長手方向の両端から直角に曲がって同方向に突出する２つの積層ティース部３１ｂ、３１ｃとを備える。同様に、分割積層鉄心３２は、分割積層ヨーク部３２ａと、分割積層ヨーク部３２ａの両端から直角に曲がって同方向に突出する２つの積層ティース部３２ｂ、３２ｃとを備える。分割積層鉄心３１と分割積層鉄心３２は、どちらも同じ構成であるが、本明細書では、以降の説明の都合上、符号は分けて説明する。
【００１５】
積層ティース部３１ｂと積層ティース部３１ｃとの間に、積層ティース部３１ｂに巻線されるコイル４１ｂと積層ティース部３１ｃに巻線されるコイル４１ｃとを収納するスロットＳ１が形成される。同様に、積層ティース部３２ｂと積層ティース部３２ｃとの間に、積層ティース部３２ｂに巻線されるコイル４２ｂと積層ティース部３２ｃに巻線されるコイル４２ｃとを収納するスロットＳ２が形成される。なお、コイル４１ｂ、４１ｃ、４２ｂ、４２ｃは、絶縁用のインシュレータ５を介して積層ティース部３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃに巻線されている。
【００１６】
分割積層鉄心３１と分割積層鉄心３２は、積層ティース部３１ｂと積層ティース部３２ｂとが直線状に並んで向き合い、積層ティース部３１ｃと積層ティース部３２ｃとが直線状に並んで向き合うように、回転子２を間に挟んで配置されている。積層ティース部３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃの回転子２側の自由端部の磁気吸引部３１ｂｚ、３１ｃｚ、３２ｂｚ、３２ｃｚは、それぞれ、回転子２の外周面に沿ってこれに対向している。
【００１７】
磁気吸引部３１ｂｚ、３１ｃｚ、３２ｂｚ、３２ｃｚの外周面には、軸方向に延在する蟻溝状の凹部３１ｂｚｒ、３１ｃｚｒ、３２ｂｚｒ、３２ｃｚｒ（樹脂部材結合部）を備える。凹部３１ｂｚｒと凹部３２ｂｚｒに樹脂製の固定部材７ｂ（樹脂部材）の両端部を軸方向に嵌合して、積層ティース部３１ｂと積層ティース部３２ｂとを互いに固定する。同様に、凹部３１ｃｚｒと凹部３２ｃｚｒに樹脂製の固定部材７ｃの両端部を軸方向に嵌合して、周方向に隣り合う積層ティース部３１ｃと積層ティース部３２ｃを互いに固定する。なお、凹部３１ｂｚｒ、３１ｃｚｒ、３２ｂｚｒ、３２ｃｚｒに替えて凸部とし、固定部材側に凹部を設けても良い。
【００１８】
次に、回転電機１００の固定子３の製造方法を、図を用いて説明する。
図２は、回転電機１００の固定子３の製造方法を示すフローチャートである。
図３は、連続する１枚の電磁鋼板Ｐから複数の鉄心片６を切り抜く時の配置を示す図である。
図４は、第一巻線工程を実施中の巻線機８と分割積層鉄心中間体３０の模式図である。
図５は、図４のＸ−Ｘ’線における断面図である。
【００１９】
まず、最初に、分割積層鉄心３１、３２の元になる分割積層鉄心中間体３０の製造工程を説明する。
図３に示す鉄心片６は、分割積層鉄心３１、３２の各積層を構成する板状の部材である。電磁鋼板Ｐから鉄心片６を切り抜く時点では、鉄心片６は、帯状の一枚の部材である。
【００２０】
鉄心片６は、図３に示す配置で、電磁鋼板Ｐから必要枚数切り抜かれる（鉄心片製造工程：Ｓ００１）。鉄心片６は、長手方向中央に分割ヨーク部６ａを備え、分割ヨーク部６ａの長手方向の両端に薄肉部６ｓで連結されたティース部６ｂとティース部６ｃとを備える。鉄心片６の分割ヨーク部６ａとティース部６ｂ、６ｃとの間にはＶ字形状の切り欠き６ｖが設けられていて、相互に繋がっている部分が薄肉部６ｓである。
【００２１】
鉄心片６は、分割ヨーク部６ａと２つのティース部６ｂ、６ｃの長手方向が全て電磁鋼板Ｐの送り方向（長手方向＝電磁鋼板Ｐの圧延方向Ｄ）と一致する。
【００２２】
本実施の形態では電磁鋼板Ｐの圧延方向Ｄに対して垂直方向に鉄心片６を２個並列配置しているが。鉄心片６の長手方向と電磁鋼板Ｐの圧延方向Ｄを揃えていれば、並列配置する数はそれ以上でも良い。
【００２３】
次に、切り抜いたままの帯状の鉄心片６を、そのまま軸方向に積層し、図示しない積層面の上下に設けた凹凸部をカシメて各鉄心片６間を結合し、分割積層鉄心中間体３０を製造する（積層工程：Ｓ００２）。鉄心片６の分割ヨーク部６ａが積層された部分が、図４に示す分割積層鉄心中間体３０の分割積層ヨーク部３０ａとなり、分割積層ヨーク部３０ａは、図１に示す分割積層鉄心３１、３２の分割積層ヨーク部３１ａ、３２ａとなる。同様に、鉄心片６のティース部６ｂ、６ｃが積層された部分が、分割積層鉄心中間体３０の積層ティース部３０ｂ、３０ｃとなり、積層ティース部３０ｂ、３０ｃは、分割積層鉄心３１、３２の積層ティース部３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃとなる。
【００２４】
次に、絶縁体成型工程（Ｓ００３）を実施する。絶縁体成型工程では、コイル４０（コイル４１ｂ、４１ｃ、４２ｂ、４２ｃ）と分割積層鉄心中間体３０（分割積層鉄心３１、３２）とを電気的に絶縁するインシュレータ５を積層ティース部３０ｂ、３０ｃの外周に一体成型する。
【００２５】
次に、分割積層鉄心中間体３０にコイル４０を巻線する巻線機８の構成を説明する。
図４に示す巻線機８は、分割積層鉄心中間体３０を固定するための回転位置決め機構８０と、コイル４０となるワイヤ４１を繰り出すフライヤ８８とを備える。回転位置決め機構８０は、円盤状のベース部８１と、く字形ブロック８２と、分割積層ヨーク部３０ａをベース部８１との間に挟んで固定する天板８３及び２本のネジ８４を備える。
【００２６】
回転位置決め機構８０のベース部８１は、回転軸Ａを中心として図４の矢印Ａ１の方向に回転可能である。く字形ブロック８２は、ベース部８１の盤面上の所定の位置に、分割積層鉄心中間体３０の分割積層ヨーク部３０ａを位置決めするために使用する。ノックピン８５は、２つの積層ティース部３０ｂ、３０ｃにコイル４０を連続して巻線する際に、２つのコイル４０を接続する渡り線をガイドするために使用される。ノックピン８５は、ベース部８１に２本設置される。ノックピン８５は、分割積層鉄心中間体３０の分割積層ヨーク部３０ａと積層ティース部３０ｂ、３０ｃが折り曲げ可能に連結されている積層薄肉連結部３ｓの外周側に設置されている。フライヤ８８の回転軸Ｂは、回転位置決め機構８０の回転軸Ａに対して直交するように配置され、回転軸Ｂの軸方向ｃに前進及び後退可能である。
【００２７】
次に、コイル巻線工程について説明する。
コイル巻線工程は、位置決め固定工程（Ｓ１００）と、第一巻線工程（Ｓ１０１）と、鉄心回転工程と（Ｓ１０２）と、第二巻線工程（Ｓ１０３）と、取り外し工程（Ｓ１０４）とからなる。まず、天板８３の２つのネジ穴に、ネジ８４を通し、く字形ブロック８２のネジ穴に通して分割積層ヨーク部３０ａをベース部８１に対して軸方向（積層方向）に板挟みしてベース部８１に固定する（位置決め固定工程：Ｓ１００）。
【００２８】
このとき、分割積層鉄心中間体３０は、分割積層ヨーク部３０ａの内周側の角部が、く字形ブロック８２の回転軸Ａ側の側面の角部に接触するように配置され、ベース部８１上に位置決めされる。また、このとき、分割積層鉄心中間体３０は、先にコイル４０を巻線する一方の積層ティース部３０ｂの自由端部側がフライヤ８８の回転軸Ｂと対向するように配置され、他方の積層ティース部３０ｃは、反対側を向いている。すなわち、分割積層鉄心中間体３０の長手方向は、フライヤ８８の回転軸Ｂの軸方向と一致する。
【００２９】
次に、積層ティース部３０ｂに対して第一巻線工程（Ｓ１０１）を実施する。
巻線機８のフライヤ８８を回転軸Ｂの軸方向ｃに移動させながら、積層ティース部３０ｂの周囲にフライヤ８８を旋回させ、コイル４０を巻線する。このとき、フライヤ８８の先端が回転する回転面Ｑと、反対側の積層ティース部３０ｃとが干渉することはない。
【００３０】
図６は、第二巻線工程を実施中の巻線機８と分割積層鉄心中間体３０の模式図である。積層ティース部３０ｂに対してコイル４０の巻線を終了したら、コイル４０の巻き終わり部分を切断することなく、図４の矢印Ａ１の方向に回転位置決め機構８０を１８０度回転させる（鉄心回転工程：Ｓ１０２）。これにより、図６に示す渡り線４２が、回転位置決め機構８０のベース部８１に備えた２つのノックピン８５の外側に沿って引き回される。
【００３１】
続いて、積層ティース部３０ｃに対して第二巻線工程（Ｓ１０３）を実施する。
巻線機８のフライヤ８８を図６の紙面左右方向に移動させながら、積層ティース部３０ｃの周囲にフライヤ８８を旋回させ、コイル４０を巻線する。フライヤ８８の旋回方向は先の積層ティース部３０ｂに巻いた方向とは同方向とする。第一巻線工程と同様に、フライヤ８８の先端が回転する回転面Ｑと、反対側の積層ティース部３０ｃとが干渉することはない。
【００３２】
このように、分割積層鉄心中間体３０が有する２つの積層ティース部３０ｂ、３０ｃにコイル４０を巻線した後、分割積層鉄心中間体３０を回転位置決め機構８０から取り外す（取り外し工程：Ｓ１０４）。
【００３３】
図７は、コイルを巻線した分割積層鉄心３１の断面図である。
次に、回転位置決め機構８０から取り外した巻線済みの分割積層鉄心中間体３０の積層ティース部３０ｂと積層ティース部３０ｃとを、積層薄肉連結部３ｓにおいて、鉄心片６の切り欠き６ｖが閉じる方向にコ字形形状となるように折り曲げて（折り曲げ工程：Ｓ００４）分割積層鉄心３１を得る。そして、同様の工程を繰り返して、コイルを巻線した分割積層鉄心３２を得る。
【００３４】
次に、分割積層鉄心３１と分割積層鉄心３２を互いに積層ティース部側が対向するように配置し、凹部３１ｂｚｒと凹部３２ｂｚｒに固定部材７ｂを嵌合して固定する。強固に固定するには接着剤を用いても良い。同様に反対側の凹部３１ｃｚｒと凹部３２ｃｚｒに固定部材７ｃを嵌合して固定する。このようにして、２つの分割積層鉄心３１、３２は、固定部材７ｂ、７ｃを介して一定間隔を保持して互いに結合された固定子３となる（結合工程：Ｓ００５）。固定子３の内周側に回転子２を挿入し、図示しないフレームに収容して回転電機１００を得る。
【００３５】
次に、本実施の形態において使用する鉄心片６の形状に関する効果について説明する。
図８は、比較例としての、従来の一体の鉄心片６０ｂを電磁鋼板Ｐ２から板取する際の配置を示す図である。鉄心片６０ｂの形状は、本実施の形態１に係る鉄心片６を薄肉連結部６１で折り曲げた形状と同じとする。
【００３６】
鉄心片６を図３の電磁鋼板Ｐから板取りする際、図に示すような配置で板取りすると、一枚の鉄心片６の面積をＡ０とし、電磁鋼板Ｐの長手方向の長さをＬ１、長手方向に垂直方向の長さをＬ２とすると、材料の有効使用率（２Ａ０／Ｌ１×Ｌ２）は、５９％となる。
【００３７】
一方、図８に示すような配置で鉄心片６０ｂを板取りすると、一枚の鉄心片６０ｂの面積は、鉄心片６と同じＡ０である。この場合、電磁鋼板Ｐ２の長手方向の長さをＬ３、長手方向に垂直方向の長さをＬ４とすると、材料の有効使用率（２Ａ０／Ｌ３×Ｌ４）は、５２％となる。このように、図３に示す配置で板取りした方が、高い材料使用率が得られる。
【００３８】
また、本実施の形態に係る鉄心片６では、ティース部６ｂ、６ｃと分割ヨーク部６ａの双方において、磁束が流れる方向Ｊ１〜Ｊ３と電磁鋼板Ｐの圧延方向Ｄとが一致している。一般的に、圧延方向と、圧延方向と直交する方向では、圧延方向の方が磁気抵抗が小さく、鉄心に生じる鉄損を低減することができる。したがって、ティース部とヨーク部のうちの片方しか圧延方向Ｄに一致させることができない比較例の鉄心片６０ｂと比べて、鉄心片６では、電磁鋼板Ｐの圧延方向Ｄと鉄心片６の長手方向を一致させて配置することで、分割積層鉄心３１、３２を通る磁束の流れがスムーズになり、良好な磁気特性が得られる。
【００３９】
本発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子、回転電機、回転電機の固定子の製造方法によれば、分割積層鉄心中間体３０の分割積層ヨーク部３０ａと、積層ティース部３０ｂ、３０ｃとがコイル４０巻線時において真っ直ぐに帯状に配置されるので、一方の積層ティース部にコイル４０を巻線する時に、フライヤ８８の先端が回転する回転面Ｑと、反対側の積層ティース部３０ｃとが干渉することがない。これにより、フライヤ８８の作動範囲に制約を受けないため、簡単に積層ティース部３０ｂ、３０ｃに整列巻きができ、一つのスロット内に収容される２つのコイル間に隙間が生じず、コイルの占積率を向上でき、固定子３の充填率（固定子３の外形に対して固定子構成部品が占める割合）を高めることができる。また、コイル４０巻線時にフライヤ８８の周囲に障害物が無いので、高速にコイルを巻線できる。また、コイル端末部の接続作業をなくすことができ、安価な回転電機１００の固定子３を得ることができる。
【００４０】
また、固定部材７ｂ、７ｃにより分割積層鉄心３１、３２の磁気吸引部３１ｂｚと３２ｂｚ及び、３１ｃｚと３２ｃｚを相互に固定することで、磁気吸引部の位置精度を向上できる。
【００４１】
また、２つの積層ティース部３０ｂ、３０ｃにそれぞれ巻線されるコイル４０の間に渡り線４２を切断することなく連続して引き回すことができるので、固定子３及び回転電機１００の生産性を向上できる。
【００４２】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２について、図を用いて実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図９は、巻線工程を実施中の巻線機と分割積層鉄心中間体３０の模式図である。
図１０は、本実施の形態に係る回転電機のコイル巻線工程を示すフローチャートである。
図１０においては、実施の形態１と異なる部分である同時巻線工程のフローチャートのみを示す。
実施の形態１のコイル巻線工程では、１つのフライヤ８８により分割積層鉄心中間体３０が有する２つの積層ティース部３０ｂ、３０ｃに順次、第一巻線工程と第二巻線工程とを行っていたが、本実施の形態では、図９に示すように、２つのフライヤ８８ａ、８８ｂにより２つの積層ティース部３０ｂ、３０ｃに同時にコイル４０の巻線作業を行う（同時巻線工程：Ｓ２０１）。
【００４３】
フライヤ８８ａ、８８ｂの回転軸Ｂ１、Ｂ２は、回転位置決め機構８０の回転軸Ａに対して直交するように回転位置決め機構８０を挟んで対向して配置され、それぞれ回転軸Ｂ１、Ｂ２の軸方向ｃ１、ｃ２に前進及び後退可能である。
【００４４】
分割積層鉄心中間体３０の回転位置決め機構８０への固定は実施の形態１と同様である。コイル４０巻線時、２つの積層ティース部３０ｂ、３０ｃの自由端部は、それぞれフライヤ８８ａ、８８ｂの回転軸Ｂ１、Ｂ２と対向しており、２つのフライヤ８８ａ、８８ｂにより同時にコイル４０の巻線作業が実施される。同時にコイル４０を巻線後、２つの積層ティース部の巻き終わり部分又は巻き始め部分を結線することで、２つの積層ティース部３０ｂ、３０ｃに巻線したコイル４０同士を接続する。
【００４５】
本発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子、回転電機、回転電機の固定子の製造方法によれば、２つのフライヤ８８ａ、８８ｂで２つの積層ティース部３０ｂ、３０ｃに同時にコイル４０を巻線できるので、コイル４０の巻線作業の時間は実施の形態１と比べて半分以上短縮できる。
【００４６】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３について、図を用いて実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図１１は、本発明の実施の形態３に係る回転電機３００の構成を示す断面模式図である。
図１２は、本実施の形態に係る回転電機のコイル巻線工程を示すフローチャートである。
図１２においては、実施の形態１と異なる部分であるモールド工程のフローチャートのみを示す。
実施の形態１の固定子３は、固定部材７ｂ、７ｃにより２つの分割積層鉄心３１、３２を結合していた。本実施の形態では、図１１に示すように、回転電機３００は、樹脂製のモールド部材３０７にて外周をモールドされている（モールド工程：Ｓ３０５）。
【００４７】
なお、モールド部材３０７は、図１１のように全体を固定子３０３の全体を覆っても良いし、コイル４１ｂ、４１ｃ、４２ｂ、４２ｃの周囲と、少なくとも分割積層鉄心３１、３２の積層ティース部３１ｂ、３２ｂの自由端部同士と、積層ティース部３１ｃ、３２ｃの自由端部同士とを覆うように成形されていればよい。
【００４８】
本発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子、回転電機、回転電機の固定子の製造方法によれば、モールド部材３０７を分割積層鉄心３１、３２と一体成形するため、分割積層鉄心３１、３２を固定部材７ｂ、７ｃを用いて固定して組み立てる実施の形態１の回転電機１００に比べて、組み立てが容易となり、固定子３０３及び回転電機３００の生産性が良い。また、モールド成形型を用いて高精度な位置出しが行える。
【００４９】
また、実施の形態１で固定部材７ｂ、７ｃを嵌合した蟻溝状の凹部３１ｂｚｒ、３１ｃｚｒ、３２ｂｚｒ、３２ｃｚｒに樹脂を充填して一体成形すれば、固定子３０３の剛性と精度を更に増すことができる。
【００５０】
実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４について、図を用いて実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図１３（ａ）は、本発明の実施の形態４に係る回転電機のコイルを巻装した分割積層鉄心３３１の構成を示す断面模式図である。
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＹ−Ｙ’線における拡大断面図である。
【００５１】
実施の形態１の分割積層鉄心３１は、分割積層ヨーク部３１ａと積層ティース部３１ｂ、３１ｃとは積層薄肉連結部３ｓにより折り曲げ可能に連結されていたが、本実施の形態では図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、分割積層ヨーク部３３１ａと積層ティース部３３１ｂ、３３１ｃは、分割積層鉄心３３１の各積層を構成する薄板状の鉄心片３０６ａと積層ティース部３３１ｂ、３３１ｃの各積層を構成する鉄心片３０６ｂ、３０６ｃ（実際にはそれぞれ二種類有る）とが、それぞれの鉄心片に設けた凹部と凸部をカシメ止めして回転可能に連結されている。
【００５２】
具体的には、図１３（ｂ）に示すように、積層ティース部３３１ｃの鉄心片３０６ｃの下面に凸部３０６ｃｐを設け、交互に積層される分割積層ヨーク部３３１ａの鉄心片３０６ａの上面の凹部３０６ａｒにこの凸部３０６ｃｐをカシメて、回転可能な連結部Ｒを構成している。積層ティース部３３１ｂ、３３１ｃに対してコイル４０（４１ｂ、４１ｃ）を巻線する際は、実施の形態１と同様に、分割積層ヨーク部３３１ａと積層ティース部３３１ｂ、３３１ｃとが帯状に真っ直ぐになるように連結部Ｒを回転させて開くと良い。
【００５３】
本発明の実施の形態４に係る回転電機の固定子、回転電機、回転電機の固定子の製造方法によれば、コイル４０巻線後に各積層ティース部３３１ｂ、３３１ｃをコの字形の状態に戻す際の取り扱いが、実施の形態１の薄肉部の折り曲げに比べて容易になり、回転電機の固定子および回転電機の生産性を更に向上することができる。
【００５４】
実施の形態５．
以下、本発明の実施の形態５について、図を用いて実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図１４は、本発明の実施の形態５に係る回転電機５００の構成を示す断面模式図である。
実施の形態１の固定子３は、２個の分割積層鉄心３１、３２で構成されていたが、本実施の形態では、図１４に示すように、固定子５０３は、３個のコの字形の分割積層鉄心３３１、３３２、３３３を有する。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００５５】
本発明の実施の形態５に係る回転電機５００の固定子５０３、回転電機５００、回転電機５００の固定子５０３の製造方法によれば、実施の形態１よりも積層ティース部の数を増やし、多極化することで、回転電機５００に生じるトルクリップルを低減できる。
【００５６】
尚、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】
2016208629.tif 000003
【図２】
2016208629.tif 000004
【図３】
2016208629.tif 000005
【図４】
2016208629.tif 000006
【図５】
2016208629.tif 000007
【図６】
2016208629.tif 000008
【図７】
2016208629.tif 000009
【図８】
2016208629.tif 000010
【図９】
2016208629.tif 000011
【図１０】
2016208629.tif 000012
【図１１】
2016208629.tif 000013
【図１２】
2016208629.tif 000014
【図１３】
2016208629.tif 000015
【図１４】
2016208629.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月31日(2017.5.31)
【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】
薄板帯状の鉄心片を積層して形成された積層鉄心と、
前記積層鉄心に巻線したコイルとを備えた回転電機の固定子であって、
積層された前記鉄心片の長手方向中央に位置するヨーク部、および、前記ヨーク部の長手方向両端にそれぞれ１つずつ、回動可能に連結されたティース部とからなる前記積層鉄心と、
２つの前記ティース部に巻線されたコイルとを備えた回転電機の固定子。
【請求項２】
２つの前記ティース部は、それぞれが折り曲げ可能な薄肉部を介して前記ヨーク部に連結されている請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
２つの前記ティース部は、それぞれが前記鉄心片の積層面に設けられた凹凸部を嵌合させることで回転可能に前記ヨーク部に連結されている請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
回転子と、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の固定子とを備えた回転電機であって、
前記ヨーク部は、前記ヨーク部の長手方向が、前記回転子の回転軸を中心とする周方向に沿うように配置され、
前記ティース部は、前記ティース部の長手方向が、前記ヨーク部の長手方向と直角となるように、前記回転子側に延びて配置されている回転電機。
【請求項５】
複数個の前記積層鉄心を備え、
前記回転子の回転軸を中心とする周方向に隣り合う前記ティース部同士が、前記回転軸の軸方向に延在する樹脂部材により結合固定されている請求項４に記載の回転電機。
【請求項６】
薄板帯状の鉄心片を積層して形成された積層鉄心と、
前記積層鉄心に巻線したコイルとを備えた回転電機の固定子の製造方法であって、
前記鉄心片が積層された前記積層鉄心は、
長手方向中央に位置するヨーク部、および、前記ヨーク部の長手方向両端にそれぞれ１つずつ、回動可能に連結されたティース部とからなり、
電磁鋼板から、前記ヨーク部を構成する部分および２つの前記ティース部を構成する部分とからなる前記鉄心片を、前記ヨーク部を構成する部分が、両側の前記ティース部を構成する部分に挟まれ、かつ、前記ヨーク部を構成する部分と２つの前記ティース部を構成する部分とが、それぞれの長手方向を一致させるように配置された状態で切り抜く鉄心片製造工程と、
切り抜かれた前記鉄心片を積層する積層工程と、
２つの前記ティース部のうち、一方のティース部に巻線する第一巻線工程と、
２つの前記ティース部のうち、前記一方のティース部とは、前記ヨーク部を挟んで反対側に位置する他方のティース部に巻線する第二巻線工程と、
前記コイルが巻線された、前記一方のティース部および前記他方のティース部のそれぞれを、前記ヨーク部の長手方向両端の連結部分を中心に同方向に直角に折り曲げる折り曲げ工程と、
を備えた回転電機の固定子の製造方法。
【請求項７】
回転子と、
前記回転子の回転軸を中心とする周方向に沿って配置され、薄板帯状の鉄心片を積層して形成された積層鉄心および前記積層鉄心に巻線したコイルとを有する固定子と、
を備えた回転電機の製造方法であって、
前記鉄心片が積層された前記積層鉄心は、
長手方向中央に位置するヨーク部、および、前記ヨーク部の長手方向両端にそれぞれ１つずつ、回動可能に連結されたティース部とからなり、
電磁鋼板から、前記ヨーク部を構成する部分および２つの前記ティース部を構成する部分とからなる鉄心片を、前記ヨーク部を構成する部分が、両側の前記ティース部を構成する部分に挟まれ、かつ、前記ヨーク部を構成する部分と２つの前記ティース部を構成する部分とが、それぞれの長手方向を一致させるように配置された状態で切り抜く鉄心片製造工程と、
切り抜かれた前記鉄心片を積層する積層工程と、
２つの前記ティース部のうち、一方のティース部に前記コイルを巻線する第一巻線工程と、
２つの前記ティース部のうち、前記一方のティース部とは、前記ヨーク部を挟んで反対側に位置する他方のティース部に前記コイルを巻線する第二巻線工程と、
前記コイルが巻線された、前記一方のティース部および前記他方のティース部のそれぞれを、前記ヨーク部の長手方向両端の連結部分を中心に同方向に直角に折り曲げる折り曲げ工程と、
前記回転軸を中心とする周方向に沿って、前記コイルが巻線された前記積層鉄心を、各前記ティース部の先端に設けた磁気吸引部が、前記回転子に対向するように配置する工程と、
を備えた回転電機の製造方法。
【請求項８】
複数の前記積層鉄心を備え、
前記回転軸を中心とする周方向に隣り合う前記積層鉄心の隣接するティース部同士を前記回転軸の軸方向に延在する樹脂部材により結合する結合工程を備えた請求項７に記載の回転電機の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機の固定子、回転電機、回転電機の固定子の製造方法、回転電機の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石型のロータを有するブラシレスモータの固定子は、円形状のヨークと、ヨークから径方向内側に突出する複数個の極アームで構成される（例えば、特許文献１参照）。特許文献１で提案されている固定子は、軸方向に垂直な断面の外周形状を円形から矩形に変更しており、直線状のヨークと、ヨークの両端部からヨークに対して直角方向に延びる２つの極アームを有する、軸方向に垂直な断面の外周形状がＣ字形状のコアを、２個、極アームが対向するように配置する構成となっている。
【０００３】
固定子の同上の外周形状を円形から矩形にすることにより、固定子の充填率（固定子の外形に対して、固定子構成部品が占める割合）を高めることができ、結果的に小型かつ高効率の回転電機を実現できる。また、コイルの巻線時において、外周形状が円形の固定子では、隣り合う各極アーム同士と巻線機との干渉を避けるために、巻線機の作動範囲が制約されるのに対して、外周形状がＣ字形状の各極アームでは、極アーム同士が隣り合わない側において巻線機の作動範囲の制約を受けない。これにより、コイルを極アームに対して整列に巻き易くなり、コイルの高密度化が図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１９３３５７号、段落０００２〜段落０００５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の回転電機の固定子にあっては、コイルの巻線時において、各極アームの隣り合わない側では巻線機の作動範囲に制約を受けないが、隣り合う側にあるスロット空間においては、２つのティース部間に巻線機のノズルを差し込む隙間が必要であり、最終的にコイルとコイルの間にノズルの幅分の空間が残ってしまい、コイルの占積率を向上できないという課題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、コイルの占積率の高い回転電機の固定子、回転電機、回転電機の固定子の製造方法、回転電機の製造方法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】
【０００７】
この発明に係る回転電機の固定子は、
薄板帯状の鉄心片を積層して形成された積層鉄心と、
前記積層鉄心に巻線したコイルとを備えた回転電機の固定子であって、
積層された前記鉄心片の長手方向中央に位置するヨーク部、および、前記ヨーク部の長手方向両端にそれぞれ１つずつ、回動可能に連結されたティース部とからなる前記積層鉄心と、
２つの前記ティース部に巻線されたコイルとを備えたものである。
【０００８】
この発明に係る回転電機は、
回転子と、前記固定子とを備え、
前記ヨーク部は、前記ヨーク部の長手方向が、前記回転子の回転軸を中心とする周方向に沿うように配置され、前記ティース部は、前記ティース部の長手方向が、前記ヨーク部の長手方向と直角となるように、前記回転子の方向に延びて配置されているものである。
【０００９】
この発明に係る回転電機の固定子の製造方法は、
薄板帯状の鉄心片を積層して形成された積層鉄心と、
前記積層鉄心に巻線したコイルとを備えた回転電機の固定子の製造方法であって、
前記鉄心片が積層された前記積層鉄心は、
長手方向中央に位置するヨーク部、および、前記ヨーク部の長手方向両端にそれぞれ１つずつ、回動可能に連結されたティース部とからなり、
電磁鋼板から、前記ヨーク部を構成する部分および２つの前記ティース部を構成する部分とからなる前記鉄心片を、前記ヨーク部を構成する部分が、両側の前記ティース部を構成する部分に挟まれ、かつ、前記ヨーク部を構成する部分と２つの前記ティース部を構成する部分とが、それぞれの長手方向を一致させるように配置された状態で切り抜く鉄心片製造工程と、
切り抜かれた前記鉄心片を積層する積層工程と、
２つの前記ティース部のうち、一方のティース部に巻線する第一巻線工程と、
２つの前記ティース部のうち、前記一方のティース部とは、前記ヨーク部を挟んで反対側に位置する他方のティース部に巻線する第二巻線工程と、
前記コイルが巻線された、前記一方のティース部および前記他方のティース部のそれぞれを、前記ヨーク部の長手方向両端の連結部分を中心に同方向に直角に折り曲げる折り曲げ工程と、
を備えたものである。
また、この発明に係る回転電機の製造方法は、
回転子と、
前記回転子の回転軸を中心とする周方向に沿って配置され、薄板帯状の鉄心片を積層して形成された積層鉄心および前記積層鉄心に巻線したコイルとを有する固定子と、
を備えた回転電機の製造方法であって、
前記鉄心片が積層された前記積層鉄心は、
長手方向中央に位置するヨーク部、および、前記ヨーク部の長手方向両端にそれぞれ１つずつ、回動可能に連結されたティース部とからなり、
電磁鋼板から、前記ヨーク部を構成する部分および２つの前記ティース部を構成する部分とからなる鉄心片を、前記ヨーク部を構成する部分が、両側の前記ティース部を構成する部分に挟まれ、かつ、前記ヨーク部を構成する部分と２つの前記ティース部を構成する部分とが、それぞれの長手方向を一致させるように配置された状態で切り抜く鉄心片製造工程と、
切り抜かれた前記鉄心片を積層する積層工程と、
２つの前記ティース部のうち、一方のティース部に前記コイルを巻線する第一巻線工程と、
２つの前記ティース部のうち、前記一方のティース部とは、前記ヨーク部を挟んで反対側に位置する他方のティース部に前記コイルを巻線する第二巻線工程と、
前記コイルが巻線された、前記一方のティース部および前記他方のティース部のそれぞれを、前記ヨーク部の長手方向両端の連結部分を中心に同方向に直角に折り曲げる折り曲げ工程と、
前記回転軸を中心とする周方向に沿って、前記コイルが巻線された前記積層鉄心を、各前記ティース部の先端に設けた磁気吸引部が、前記回転子に対向するように配置する工程と、
を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る回転電機の固定子、回転電機、回転電機の固定子の製造方法、回転電機の製造方法によれば、分割積層鉄心中間体の分割積層ヨーク部と、積層ティース部とが、コイル巻線時において真っ直ぐに帯状に配置されるので、一方の積層ティース部にコイルを巻線する時に、フライヤの先端が回転する回転面と、反対側の積層ティース部とが干渉することがない。これにより、フライヤの作動範囲に制約を受けないため、簡単に積層ティース部に整列巻きができ、一つのスロット内に収容される２つのコイル間に隙間が生じず、コイルの占積率を向上でき、固定子の充填率を高めることができる。また、コイル巻線時にフライヤの周囲に障害物が無いので、高速にコイルを巻線できる。また、コイル端末部の接続作業をなくすことができ、安価な回転電機の固定子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機の構成を示す断面模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１に係る鉄心片の板取り配置図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る第一巻線工程を実施中の巻線機と分割積層鉄心中間体の模式図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ’線における断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る第二巻線工程を実施中の巻線機と分割積層鉄心中間体の模式図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係るコイルを巻線した分割積層鉄心の断面図である。
【図８】比較例の鉄心片の板取り配置図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る巻線工程を実施中の巻線機と分割積層鉄心中間体の模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る回転電機のコイル巻線工程を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る回転電機の構成を示す断面模式図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係る回転電機のコイル巻線工程を示すフローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態４に回転電機のコイルを巻装した分割積層鉄心の構成を示す断面模式図である。
【図１４】この発明の実施の形態５に係る回転電機の構成を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について、図を用いて説明する。
本明細書において、特に断り無く「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面」、「外周面」、「内側」、「外側」というときは、それぞれ、固定子の「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面」、「外周面」、「内側」、「外側」をいうものとする。また、「上」、「下」等と、上下関係をいうときは、固定子の中心から離れる方を「上」、固定子の中心に近づく方を「下」とする。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態１に係る回転電機１００の構成を示す断面模式図である。
回転電機１００は、回転子２と固定子３とからなる。回転子２は、回転軸２１と回転軸２１の外周に配設した永久磁石２２からなる。
【００１４】
固定子３は、コ字形の分割積層鉄心３１、３２を備える。分割積層鉄心３１は、分割積層ヨーク部３１ａと、分割積層ヨーク部３１ａの長手方向の両端から直角に曲がって同方向に突出する２つの積層ティース部３１ｂ、３１ｃとを備える。同様に、分割積層鉄心３２は、分割積層ヨーク部３２ａと、分割積層ヨーク部３２ａの両端から直角に曲がって同方向に突出する２つの積層ティース部３２ｂ、３２ｃとを備える。分割積層鉄心３１と分割積層鉄心３２は、どちらも同じ構成であるが、本明細書では、以降の説明の都合上、符号は分けて説明する。
【００１５】
積層ティース部３１ｂと積層ティース部３１ｃとの間に、積層ティース部３１ｂに巻線されるコイル４１ｂと積層ティース部３１ｃに巻線されるコイル４１ｃとを収納するスロットＳ１が形成される。同様に、積層ティース部３２ｂと積層ティース部３２ｃとの間に、積層ティース部３２ｂに巻線されるコイル４２ｂと積層ティース部３２ｃに巻線されるコイル４２ｃとを収納するスロットＳ２が形成される。なお、コイル４１ｂ、４１ｃ、４２ｂ、４２ｃは、絶縁用のインシュレータ５を介して積層ティース部３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃに巻線されている。
【００１６】
分割積層鉄心３１と分割積層鉄心３２は、積層ティース部３１ｂと積層ティース部３２ｂとが直線状に並んで向き合い、積層ティース部３１ｃと積層ティース部３２ｃとが直線状に並んで向き合うように、回転子２を間に挟んで配置されている。積層ティース部３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃの回転子２側の自由端部の磁気吸引部３１ｂｚ、３１ｃｚ、３２ｂｚ、３２ｃｚは、それぞれ、回転子２の外周面に沿ってこれに対向している。
【００１７】
磁気吸引部３１ｂｚ、３１ｃｚ、３２ｂｚ、３２ｃｚの外周面には、軸方向に延在する蟻溝状の凹部３１ｂｚｒ、３１ｃｚｒ、３２ｂｚｒ、３２ｃｚｒ（樹脂部材結合部）を備える。凹部３１ｂｚｒと凹部３２ｂｚｒに樹脂製の固定部材７ｂ（樹脂部材）の両端部を軸方向に嵌合して、積層ティース部３１ｂと積層ティース部３２ｂとを互いに固定する。同様に、凹部３１ｃｚｒと凹部３２ｃｚｒに樹脂製の固定部材７ｃの両端部を軸方向に嵌合して、周方向に隣り合う積層ティース部３１ｃと積層ティース部３２ｃを互いに固定する。なお、凹部３１ｂｚｒ、３１ｃｚｒ、３２ｂｚｒ、３２ｃｚｒに替えて凸部とし、固定部材側に凹部を設けても良い。
【００１８】
次に、回転電機１００の固定子３の製造方法を、図を用いて説明する。
図２は、回転電機１００の固定子３の製造方法を示すフローチャートである。
図３は、連続する１枚の電磁鋼板Ｐから複数の鉄心片６を切り抜く時の配置を示す図である。
図４は、第一巻線工程を実施中の巻線機８と分割積層鉄心中間体３０の模式図である。
図５は、図４のＸ−Ｘ’線における断面図である。
【００１９】
まず、最初に、分割積層鉄心３１、３２の元になる分割積層鉄心中間体３０の製造工程を説明する。
図３に示す鉄心片６は、分割積層鉄心３１、３２の各積層を構成する板状の部材である。電磁鋼板Ｐから鉄心片６を切り抜く時点では、鉄心片６は、帯状の一枚の部材である。
【００２０】
鉄心片６は、図３に示す配置で、電磁鋼板Ｐから必要枚数切り抜かれる（鉄心片製造工程：Ｓ００１）。鉄心片６は、長手方向中央に分割ヨーク部６ａを備え、分割ヨーク部６ａの長手方向の両端に薄肉部６ｓで連結されたティース部６ｂとティース部６ｃとを備える。鉄心片６の分割ヨーク部６ａとティース部６ｂ、６ｃとの間にはＶ字形状の切り欠き６ｖが設けられていて、相互に繋がっている部分が薄肉部６ｓである。
【００２１】
鉄心片６は、分割ヨーク部６ａと２つのティース部６ｂ、６ｃの長手方向が全て電磁鋼板Ｐの送り方向（長手方向＝電磁鋼板Ｐの圧延方向Ｄ）と一致する。
【００２２】
本実施の形態では電磁鋼板Ｐの圧延方向Ｄに対して垂直方向に鉄心片６を２個並列配置しているが。鉄心片６の長手方向と電磁鋼板Ｐの圧延方向Ｄを揃えていれば、並列配置する数はそれ以上でも良い。
【００２３】
次に、切り抜いたままの帯状の鉄心片６を、そのまま軸方向に積層し、図示しない積層面の上下に設けた凹凸部をカシメて各鉄心片６間を結合し、分割積層鉄心中間体３０を製造する（積層工程：Ｓ００２）。鉄心片６の分割ヨーク部６ａが積層された部分が、図４に示す分割積層鉄心中間体３０の分割積層ヨーク部３０ａとなり、分割積層ヨーク部３０ａは、図１に示す分割積層鉄心３１、３２の分割積層ヨーク部３１ａ、３２ａとなる。同様に、鉄心片６のティース部６ｂ、６ｃが積層された部分が、分割積層鉄心中間体３０の積層ティース部３０ｂ、３０ｃとなり、積層ティース部３０ｂ、３０ｃは、分割積層鉄心３１、３２の積層ティース部３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃとなる。
【００２４】
次に、絶縁体成型工程（Ｓ００３）を実施する。絶縁体成型工程では、コイル４０（コイル４１ｂ、４１ｃ、４２ｂ、４２ｃ）と分割積層鉄心中間体３０（分割積層鉄心３１、３２）とを電気的に絶縁するインシュレータ５を積層ティース部３０ｂ、３０ｃの外周に一体成型する。
【００２５】
次に、分割積層鉄心中間体３０にコイル４０を巻線する巻線機８の構成を説明する。
図４に示す巻線機８は、分割積層鉄心中間体３０を固定するための回転位置決め機構８０と、コイル４０となるワイヤ４１を繰り出すフライヤ８８とを備える。回転位置決め機構８０は、円盤状のベース部８１と、く字形ブロック８２と、分割積層ヨーク部３０ａをベース部８１との間に挟んで固定する天板８３及び２本のネジ８４を備える。
【００２６】
回転位置決め機構８０のベース部８１は、回転軸Ａを中心として図４の矢印Ａ１の方向に回転可能である。く字形ブロック８２は、ベース部８１の盤面上の所定の位置に、分割積層鉄心中間体３０の分割積層ヨーク部３０ａを位置決めするために使用する。ノックピン８５は、２つの積層ティース部３０ｂ、３０ｃにコイル４０を連続して巻線する際に、２つのコイル４０を接続する渡り線をガイドするために使用される。ノックピン８５は、ベース部８１に２本設置される。ノックピン８５は、分割積層鉄心中間体３０の分割積層ヨーク部３０ａと積層ティース部３０ｂ、３０ｃが折り曲げ可能に連結されている積層薄肉連結部３ｓの外周側に設置されている。フライヤ８８の回転軸Ｂは、回転位置決め機構８０の回転軸Ａに対して直交するように配置され、回転軸Ｂの軸方向ｃに前進及び後退可能である。
【００２７】
次に、コイル巻線工程について説明する。
コイル巻線工程は、位置決め固定工程（Ｓ１００）と、第一巻線工程（Ｓ１０１）と、鉄心回転工程と（Ｓ１０２）と、第二巻線工程（Ｓ１０３）と、取り外し工程（Ｓ１０４）とからなる。まず、天板８３の２つのネジ穴に、ネジ８４を通し、く字形ブロック８２のネジ穴に通して分割積層ヨーク部３０ａをベース部８１に対して軸方向（積層方向）に板挟みしてベース部８１に固定する（位置決め固定工程：Ｓ１００）。
【００２８】
このとき、分割積層鉄心中間体３０は、分割積層ヨーク部３０ａの内周側の角部が、く字形ブロック８２の回転軸Ａ側の側面の角部に接触するように配置され、ベース部８１上に位置決めされる。また、このとき、分割積層鉄心中間体３０は、先にコイル４０を巻線する一方の積層ティース部３０ｂの自由端部側がフライヤ８８の回転軸Ｂと対向するように配置され、他方の積層ティース部３０ｃは、反対側を向いている。すなわち、分割積層鉄心中間体３０の長手方向は、フライヤ８８の回転軸Ｂの軸方向と一致する。
【００２９】
次に、積層ティース部３０ｂに対して第一巻線工程（Ｓ１０１）を実施する。
巻線機８のフライヤ８８を回転軸Ｂの軸方向ｃに移動させながら、積層ティース部３０ｂの周囲にフライヤ８８を旋回させ、コイル４０を巻線する。このとき、フライヤ８８の先端が回転する回転面Ｑと、反対側の積層ティース部３０ｃとが干渉することはない。
【００３０】
図６は、第二巻線工程を実施中の巻線機８と分割積層鉄心中間体３０の模式図である。積層ティース部３０ｂに対してコイル４０の巻線を終了したら、コイル４０の巻き終わり部分を切断することなく、図４の矢印Ａ１の方向に回転位置決め機構８０を１８０度回転させる（鉄心回転工程：Ｓ１０２）。これにより、図６に示す渡り線４２が、回転位置決め機構８０のベース部８１に備えた２つのノックピン８５の外側に沿って引き回される。
【００３１】
続いて、積層ティース部３０ｃに対して第二巻線工程（Ｓ１０３）を実施する。
巻線機８のフライヤ８８を図６の紙面左右方向に移動させながら、積層ティース部３０ｃの周囲にフライヤ８８を旋回させ、コイル４０を巻線する。フライヤ８８の旋回方向は先の積層ティース部３０ｂに巻いた方向とは同方向とする。第一巻線工程と同様に、フライヤ８８の先端が回転する回転面Ｑと、反対側の積層ティース部３０ｃとが干渉することはない。
【００３２】
このように、分割積層鉄心中間体３０が有する２つの積層ティース部３０ｂ、３０ｃにコイル４０を巻線した後、分割積層鉄心中間体３０を回転位置決め機構８０から取り外す（取り外し工程：Ｓ１０４）。
【００３３】
図７は、コイルを巻線した分割積層鉄心３１の断面図である。
次に、回転位置決め機構８０から取り外した巻線済みの分割積層鉄心中間体３０の積層ティース部３０ｂと積層ティース部３０ｃとを、積層薄肉連結部３ｓにおいて、鉄心片６の切り欠き６ｖが閉じる方向にコ字形形状となるように折り曲げて（折り曲げ工程：Ｓ００４）分割積層鉄心３１を得る。そして、同様の工程を繰り返して、コイルを巻線した分割積層鉄心３２を得る。
【００３４】
次に、分割積層鉄心３１と分割積層鉄心３２を互いに積層ティース部側が対向するように配置し、凹部３１ｂｚｒと凹部３２ｂｚｒに固定部材７ｂを嵌合して固定する。強固に固定するには接着剤を用いても良い。同様に反対側の凹部３１ｃｚｒと凹部３２ｃｚｒに固定部材７ｃを嵌合して固定する。このようにして、２つの分割積層鉄心３１、３２は、固定部材７ｂ、７ｃを介して一定間隔を保持して互いに結合された固定子３となる（結合工程：Ｓ００５）。固定子３の内周側に回転子２を挿入し、図示しないフレームに収容して回転電機１００を得る。
【００３５】
次に、本実施の形態において使用する鉄心片６の形状に関する効果について説明する。
図８は、比較例としての、従来の一体の鉄心片６０ｂを電磁鋼板Ｐ２から板取する際の配置を示す図である。鉄心片６０ｂの形状は、本実施の形態１に係る鉄心片６を薄肉連結部６１で折り曲げた形状と同じとする。
【００３６】
鉄心片６を図３の電磁鋼板Ｐから板取りする際、図に示すような配置で板取りすると、一枚の鉄心片６の面積をＡ０とし、電磁鋼板Ｐの長手方向の長さをＬ１、長手方向に垂直方向の長さをＬ２とすると、材料の有効使用率（２Ａ０／Ｌ１×Ｌ２）は、５９％となる。
【００３７】
一方、図８に示すような配置で鉄心片６０ｂを板取りすると、一枚の鉄心片６０ｂの面積は、鉄心片６と同じＡ０である。この場合、電磁鋼板Ｐ２の長手方向の長さをＬ３、長手方向に垂直方向の長さをＬ４とすると、材料の有効使用率（２Ａ０／Ｌ３×Ｌ４）は、５２％となる。このように、図３に示す配置で板取りした方が、高い材料使用率が得られる。
【００３８】
また、本実施の形態に係る鉄心片６では、ティース部６ｂ、６ｃと分割ヨーク部６ａの双方において、磁束が流れる方向Ｊ１〜Ｊ３と電磁鋼板Ｐの圧延方向Ｄとが一致している。一般的に、圧延方向と、圧延方向と直交する方向では、圧延方向の方が磁気抵抗が小さく、鉄心に生じる鉄損を低減することができる。したがって、ティース部とヨーク部のうちの片方しか圧延方向Ｄに一致させることができない比較例の鉄心片６０ｂと比べて、鉄心片６では、電磁鋼板Ｐの圧延方向Ｄと鉄心片６の長手方向を一致させて配置することで、分割積層鉄心３１、３２を通る磁束の流れがスムーズになり、良好な磁気特性が得られる。
【００３９】
本発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子、回転電機、回転電機の固定子の製造方法によれば、分割積層鉄心中間体３０の分割積層ヨーク部３０ａと、積層ティース部３０ｂ、３０ｃとがコイル４０巻線時において真っ直ぐに帯状に配置されるので、一方の積層ティース部にコイル４０を巻線する時に、フライヤ８８の先端が回転する回転面Ｑと、反対側の積層ティース部３０ｃとが干渉することがない。これにより、フライヤ８８の作動範囲に制約を受けないため、簡単に積層ティース部３０ｂ、３０ｃに整列巻きができ、一つのスロット内に収容される２つのコイル間に隙間が生じず、コイルの占積率を向上でき、固定子３の充填率（固定子３の外形に対して固定子構成部品が占める割合）を高めることができる。また、コイル４０巻線時にフライヤ８８の周囲に障害物が無いので、高速にコイルを巻線できる。また、コイル端末部の接続作業をなくすことができ、安価な回転電機１００の固定子３を得ることができる。
【００４０】
また、固定部材７ｂ、７ｃにより分割積層鉄心３１、３２の磁気吸引部３１ｂｚと３２ｂｚ及び、３１ｃｚと３２ｃｚを相互に固定することで、磁気吸引部の位置精度を向上できる。
【００４１】
また、２つの積層ティース部３０ｂ、３０ｃにそれぞれ巻線されるコイル４０の間に渡り線４２を切断することなく連続して引き回すことができるので、固定子３及び回転電機１００の生産性を向上できる。
【００４２】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２について、図を用いて実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図９は、巻線工程を実施中の巻線機と分割積層鉄心中間体３０の模式図である。
図１０は、本実施の形態に係る回転電機のコイル巻線工程を示すフローチャートである。
図１０においては、実施の形態１と異なる部分である同時巻線工程のフローチャートのみを示す。
実施の形態１のコイル巻線工程では、１つのフライヤ８８により分割積層鉄心中間体３０が有する２つの積層ティース部３０ｂ、３０ｃに順次、第一巻線工程と第二巻線工程とを行っていたが、本実施の形態では、図９に示すように、２つのフライヤ８８ａ、８８ｂにより２つの積層ティース部３０ｂ、３０ｃに同時にコイル４０の巻線作業を行う（同時巻線工程：Ｓ２０１）。
【００４３】
フライヤ８８ａ、８８ｂの回転軸Ｂ１、Ｂ２は、回転位置決め機構８０の回転軸Ａに対して直交するように回転位置決め機構８０を挟んで対向して配置され、それぞれ回転軸Ｂ１、Ｂ２の軸方向ｃ１、ｃ２に前進及び後退可能である。
【００４４】
分割積層鉄心中間体３０の回転位置決め機構８０への固定は実施の形態１と同様である。コイル４０巻線時、２つの積層ティース部３０ｂ、３０ｃの自由端部は、それぞれフライヤ８８ａ、８８ｂの回転軸Ｂ１、Ｂ２と対向しており、２つのフライヤ８８ａ、８８ｂにより同時にコイル４０の巻線作業が実施される。同時にコイル４０を巻線後、２つの積層ティース部の巻き終わり部分又は巻き始め部分を結線することで、２つの積層ティース部３０ｂ、３０ｃに巻線したコイル４０同士を接続する。
【００４５】
本発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子、回転電機、回転電機の固定子の製造方法によれば、２つのフライヤ８８ａ、８８ｂで２つの積層ティース部３０ｂ、３０ｃに同時にコイル４０を巻線できるので、コイル４０の巻線作業の時間は実施の形態１と比べて半分以上短縮できる。
【００４６】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３について、図を用いて実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図１１は、本発明の実施の形態３に係る回転電機３００の構成を示す断面模式図である。
図１２は、本実施の形態に係る回転電機のコイル巻線工程を示すフローチャートである。
図１２においては、実施の形態１と異なる部分であるモールド工程のフローチャートのみを示す。
実施の形態１の固定子３は、固定部材７ｂ、７ｃにより２つの分割積層鉄心３１、３２を結合していた。本実施の形態では、図１１に示すように、回転電機３００は、樹脂製のモールド部材３０７にて外周をモールドされている（モールド工程：Ｓ３０５）。
【００４７】
なお、モールド部材３０７は、図１１のように全体を固定子３０３の全体を覆っても良いし、コイル４１ｂ、４１ｃ、４２ｂ、４２ｃの周囲と、少なくとも分割積層鉄心３１、３２の積層ティース部３１ｂ、３２ｂの自由端部同士と、積層ティース部３１ｃ、３２ｃの自由端部同士とを覆うように成形されていればよい。
【００４８】
本発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子、回転電機、回転電機の固定子の製造方法によれば、モールド部材３０７を分割積層鉄心３１、３２と一体成形するため、分割積層鉄心３１、３２を固定部材７ｂ、７ｃを用いて固定して組み立てる実施の形態１の回転電機１００に比べて、組み立てが容易となり、固定子３０３及び回転電機３００の生産性が良い。また、モールド成形型を用いて高精度な位置出しが行える。
【００４９】
また、実施の形態１で固定部材７ｂ、７ｃを嵌合した蟻溝状の凹部３１ｂｚｒ、３１ｃｚｒ、３２ｂｚｒ、３２ｃｚｒに樹脂を充填して一体成形すれば、固定子３０３の剛性と精度を更に増すことができる。
【００５０】
実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４について、図を用いて実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図１３（ａ）は、本発明の実施の形態４に係る回転電機のコイルを巻装した分割積層鉄心３３１の構成を示す断面模式図である。
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＹ−Ｙ’線における拡大断面図である。
【００５１】
実施の形態１の分割積層鉄心３１は、分割積層ヨーク部３１ａと積層ティース部３１ｂ、３１ｃとは積層薄肉連結部３ｓにより折り曲げ可能に連結されていたが、本実施の形態では図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、分割積層ヨーク部３３１ａと積層ティース部３３１ｂ、３３１ｃは、分割積層鉄心３３１の各積層を構成する薄板状の鉄心片３０６ａと積層ティース部３３１ｂ、３３１ｃの各積層を構成する鉄心片３０６ｂ、３０６ｃ（実際にはそれぞれ二種類有る）とが、それぞれの鉄心片に設けた凹部と凸部をカシメ止めして回転可能に連結されている。
【００５２】
具体的には、図１３（ｂ）に示すように、積層ティース部３３１ｃの鉄心片３０６ｃの下面に凸部３０６ｃｐを設け、交互に積層される分割積層ヨーク部３３１ａの鉄心片３０６ａの上面の凹部３０６ａｒにこの凸部３０６ｃｐをカシメて、回転可能な連結部Ｒを構成している。積層ティース部３３１ｂ、３３１ｃに対してコイル４０（４１ｂ、４１ｃ）を巻線する際は、実施の形態１と同様に、分割積層ヨーク部３３１ａと積層ティース部３３１ｂ、３３１ｃとが帯状に真っ直ぐになるように連結部Ｒを回転させて開くと良い。
【００５３】
本発明の実施の形態４に係る回転電機の固定子、回転電機、回転電機の固定子の製造方法によれば、コイル４０巻線後に各積層ティース部３３１ｂ、３３１ｃをコの字形の状態に戻す際の取り扱いが、実施の形態１の薄肉部の折り曲げに比べて容易になり、回転電機の固定子および回転電機の生産性を更に向上することができる。
【００５４】
実施の形態５．
以下、本発明の実施の形態５について、図を用いて実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図１４は、本発明の実施の形態５に係る回転電機５００の構成を示す断面模式図である。
実施の形態１の固定子３は、２個の分割積層鉄心３１、３２で構成されていたが、本実施の形態では、図１４に示すように、固定子５０３は、３個のコの字形の分割積層鉄心３３１、３３２、３３３を有する。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００５５】
本発明の実施の形態５に係る回転電機５００の固定子５０３、回転電機５００、回転電機５００の固定子５０３の製造方法によれば、実施の形態１よりも積層ティース部の数を増やし、多極化することで、回転電機５００に生じるトルクリップルを低減できる。
【００５６】
尚、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。
【国際調査報告】
2016208629.tif 000017
2016208629.tif 000018
2016208629.tif 000019
2016208629.tif 000020