(57)【要約】【課題】  占積率が高く、漏れ磁束に起因する電力損失を低減する回転電機の固定子を提供する。【解決手段】  固定子１００は、固定子と回転子とからなる回転電機の固定子である。この固定子１００は、回転電機の回転軸に平行な方向に複数のスロットを有するステータコア１０２と、プレス工程において予め定められた形状および積層枚数の平板導体で形成される積層平板導体とを含む。予め定められた形状は、ステータコア１０２に巻着可能に開いた開放端部を有する。積層平板導体は、ステータコア１０２のスロットに挿入され、積層平板導体の開放端部を閉じてコイル１１２を形成する。【選択図】        図１
2005160143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と回転子とからなる回転電機の固定子であって、
前記固定子は、
前記回転電機の回転軸に平行な方向に複数のスロットを有する固定子鉄心と、
予め定められた形状および積層枚数の平板導体で形成される積層平板導体とを含み、
前記予め定められた形状は、前記固定子鉄心に巻着可能に開いた開放端部を有し、
前記積層平板導体は、前記固定子鉄心の前記スロットに挿入され、前記積層平板導体の前記開放端部を閉じてコイルを形成する、回転電機の固定子。
【請求項２】
前記予め定められた形状は、積層方向から見て、前記開放端部と、互いに平行な２つの部材と、前記２つの部材を接続する接続端部とを有する形状である、請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
前記平板導体によりコイルエンドが形成され、
前記コイルエンドを形成する平板導体の断面積は、前記スロットに挿入される平板導体の断面積よりも大きい、請求項２に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
前記平板導体によりコイルエンドが形成され、
前記コイルエンドを形成する平板導体は、前記固定子鉄心に接触するようにコの字またはＵ字形状に形成される、請求項２に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
前記コの字またはＵ字形状の平板導体は、プレス工程にて形成され、前記スロットの幅の寸法と前記スロット間に形成される歯部の幅の寸法とを同じ寸法とし、
前記プレス工程は、前記コの字またはＵ字形状の平板導体を交互に組み合わせて密接させたプレス型で打ち抜き加工する、請求項４に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
前記積層平板導体は、表面を絶縁被覆された複数の平板導体を積層して形成される、請求項１または２に記載の回転電機の固定子。
【請求項７】
前記積層平板導体は、前記平板導体を積層カシメにより互いに固定される、請求項１または２に記載の回転電機の固定子。
【請求項８】
前記コイルは、複数の前記積層平板導体を積層して形成され、
前記積層平板導体の前記開放端部における断面形状は、少なくとも隣接する積層平板導体間で異なる、請求項２に記載の回転電機の固定子。
【請求項９】
前記平板導体は、前記積層平板導体の前記断面形状が異なるように、前記開放端部に切り欠きを有する、請求項８に記載の回転電機の固定子。
【請求項１０】
前記積層平板導体は、凸部と凹部とを組み合わせて屈曲可能に形成される部分を含む、請求項２に記載の回転電機の固定子。
【請求項１１】
前記積層平板導体は、凸部と凹部とを組み合わせて屈曲可能に形成される部分を少なくとも３ヶ所有する、請求項２に記載の回転電機の固定子。
【請求項１２】
前記積層平板導体の積層方向は、前記スロット間に形成される歯部に接触する面と直角である、請求項１または２に記載の回転電機の固定子。
【請求項１３】
前記平板導体は、銅圧延素材である、請求項１〜１２のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子と回転子とから構成される回転電機の構造に関し、特に固定子の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固定子と回転子とからなる回転電機、たとえば、同期モータの固定子において、固定子鉄心に設けられた複数の歯部（以下、ティースという。）間のスロットに対して、同期モータの回転中心側である内周側からノズルを挿入し、ティースに複数回コイルを巻くいわゆるノズル直巻によりコイルが巻着された回転電機の固定子が採用される。この固定子鉄心へのノズル直巻は、堅牢性があり、低コストである。
【０００３】
また、回転電機の固定子として、内周連結の固定子のコアに外周のティースの間に別部材の電磁部材、すなわち、コイルを組み付けて、固定することによりスロットの断面積に対するコイルが占有する断面積の面積比（以下、占積率という。）の向上、すなわち、高占積率化を図る構造が採用される。このような回転電機の固定子の構造に関して、以下の公報に開示された技術がある。
【０００４】
特開２０００−１５６９４３号公報（特許文献１）は、多相交流巻線や集中巻にも適用できる、高効率で小型の回転電機の固定子を開示する。この回転電機の固定子は、ティース鉄心、隣り合うティース鉄心間で回転電機の回転中心側である内周側に固定子巻線、および隣り合うティース鉄心間で回転電機の外側である外周側にコアバック鉄心を有する。この固定子において、ティース鉄心は、ティース鉄心の内周側の端部と、隣り合う他のティース鉄心の内周側の端部とを連続に接続するブリッジを有する。
【０００５】
特許文献１に開示された回転電機の固定子によると、固定子鉄心をティース鉄心部とコアバック鉄心部に分割する。ティース鉄心部間のスロット部に固定子巻線を巻装した後、ティース鉄心部間にコアバック鉄心部を径方向から押圧挿入する。そのため、多相交流巻線や集中巻にも適用でき、かつスロット内のコイルの占積率を向上し、銅損を低減できる固定子鉄心を提供できる。
【０００６】
また、内外２分割の固定子鉄心の構造としてその他に、固定子鉄心と別にボビン巻した単独コイルを組み付ける構造、固定子鉄心を分割した分割モータにおいてバラバラにせずティースを薄く連結させ、周方向に展開させ３本のノズルで３スロット同時に巻線し生産性向上およびそれにともなう低コストを実現した構造、または、バラバラなティースを複数軸のスピンドル巻した構造等の技術が開示されている。
【０００７】
一方、Ｕ字形状のコイルを用いた回転電機の固定子に関して、以下のような公報が開示されている。
【０００８】
特開２００１−２９２５４８号公報（特許文献２）は、コイルエンド部の長さを大幅に短縮する回転電機の固定子を開示する。この回転電機の固定子は、固定子鉄心の複数スロットに装着されている。この固定子において、直線状の平角線をＵ字形状になるように予め成形する。そして、固定子歯部を挟んで隣接するスロットに直線二辺を挿入する。その後、薄板棒状片でコイルの反Ｕ字側両端間を接続することにより一巻閉回路になるようにしてコイルを形成する。そして、このようなコイルを複数挿入して、反Ｕ字側両端間を接続することにより所定巻回数を形成する。反Ｕ字側端面と薄板棒状片を重ね合わせて接続するとき、両者の重なり合う箇所の板厚を、それぞれ半減させておく。そして、両者が重なり合ったときに、平角線コイルの板厚相当になるようにする。板厚を半減させる面は、コイル片端の左辺にあっては固定子内径に向かう面の板厚を半減させる。右辺端は固定子外径に向かう面の板厚を半減させるように予めコイルを形成する。一方、薄板棒状片は、コイルとは反対の面の板厚を半減させる。そして、両者を重ね合わせたとき、Ｕ字コイルの直線部二辺で薄板棒状片を挟みこむようにして接続して構成する。
【０００９】
特許文献２に開示された回転電機の固定子によると、コイルの跨り幅は、隣接スロット幅で決定される。そのため、固定子鉄心から突出するＵ字部位の軸方向長さは、隣接スロット幅相当になる。一方、コイルの半Ｕ字側で固定子鉄心から突出する部位の軸方向長さは薄板棒状片で接続する。そのため、軸方向には薄板接続片の幅相当しか占めない。その結果、コイルエンド部の長さを確実に短縮した固定子を提供できる。
【００１０】
特開２００２−１５３００２号公報（特許文献３）は、コイルの絶縁性能や冷却性が向上した回転電機の固定子を開示する。この回転電機の固定子は、固定子鉄心と、この固定子鉄心の歯部に巻回するように固定子鉄心のスロットに装着された固定子コイルを有する。固定子コイルは、予めＵ字型に成形したＵ字コイルを積層するようにして、固定子歯部を挟んで隣接するスロットに挿入する。そして、このＵ字コイルの端部を、隣接するＵ字コイルの端部に接続するようにして、所定巻回数を得る。
【００１１】
特許文献３に開示された回転電機の固定子によると、平角線や太線のような巻きテンションが過大となるコイルを用いた場合でも、絶縁部材のボビンが破損したり、積層締結されたティースコアが変形したり、コイルに損傷を与えることがなく、コイルの絶縁性能を向上させることができる。また、ボビン破損防止のために、ボビンの肉厚を増加させる必要もないため、ボビンの熱伝達が低下することもない。その結果、高温のコイルの冷却性も向上し得るものとなる。
【特許文献１】特開２０００−１５６９４３号公報
【特許文献２】特開２００１−２９２５４８号公報
【特許文献３】特開２００２−１５３００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、回転電機の固定子に対してノズルによるコイルの直巻をする場合、図２２に示すように、ノズル３００がステータコア３０２が有するスロット３０４に入り込む。そして、ノズル３００は、スロット３０４とスロット３１０との間のティース３０８に銅線を巻着させてコイル３０６を形成させる。そのため、ノズル３００の大きさの分、巻線空間が取られることにより、高占積率化ができないという問題があった。上述した特許文献２および特許文献３においては、高占積率化できないという課題を解決する技術について開示されていない。
【００１３】
また、上述した特許文献１においては、コアの分割数低減のため、内周のティース先端を連結させている。しかしながら、連結の幅が狭いために、型寿命の低下を招くという問題があった。また、内周分割コアは、コイルおよびマグネット双方の磁束を漏らすため、体格の増大を招くという問題があった。さらに、内周分割コアにおいて無効な漏れ磁束が巡回するため、必要以上の鉄損を増大させるという問題があった。すなわち、漏れ磁束に起因して渦電流が生じ、その渦電流により電力損失が生じる。また、コアの焼鈍後にカシメによる固定のための応力をかけるため、鉄損を増大させるという問題があった。
【００１４】
一方、ティースの一部を薄く連結する場合、展開コアに巻線後、円形化する際につなぎ目を溶接したり、外周に別部材で焼き嵌めしたりしている。この際、鉄（電磁鋼板）に大きなひずみを与えることで全体の鉄損が３０％程度悪化することが知られている。
【００１５】
また、電流密度に代表される熱容量と発熱量、放熱量との関係から一般に高負荷時にはコイルエンド部分が最も発熱しやすく、これが制限となりモータの体格が決定されていた。
【００１６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、占積率が高く、漏れ磁束に起因する電力損失を低減する回転電機の固定子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
第１の発明に係る回転電機の固定子は、固定子と回転子とからなる回転電機の固定子である。この固定子は、回転電機の回転軸に平行な方向に複数のスロットを有する固定子鉄心と、予め定められた形状および積層枚数の平板導体で形成される積層平板導体とを含む。予め定められた形状は、固定子鉄心に巻着可能に開いた開放端部を有する。積層平板導体は、固定子鉄心のスロットに挿入され、積層平板導体の開放端部を閉じてコイルを形成する。
【００１８】
第１の発明によると、固定子と回転子とからなる回転電機（たとえば、同期モータ）の固定子において、固定子は、複数のスロットを有する固定子鉄心と、固定子鉄心に巻着可能に開いた予め定められた形状（たとえば、コの字またはＵ字形状）および積層枚数の平板導体（たとえば、銅圧延素材）で形成される積層平板導体（たとえば、積層体コイル）とを含む。積層平板導体は、予め定められた形状の平板導体が予め定められた積層枚数だけ積層された形成される積層体である。この積層平板導体は、固定子鉄心のスロットに対して、スロット間の歯部を跨ぐようにして組み付けが可能となる。そして、組み付け後に、積層平板導体の開放端部を閉じてコイルが形成される。このような積層平板導体を形成するため、ノズル直巻きにおけるノズルの大きさ分の巻線空間を取られることがなくなる。そのため、スロットに挿入される積層平板導体の断面形状を自由に設定することができる。すなわち、スロット内において、より高い占積率が得られる積層平板導体の断面形状を設定することができる。高い占積率を得ることにより、銅損を低減することができ、結果として、高効率化が図れる。そのため、固定子鉄心およびコイルエンド部の小型化が図れる。
【００１９】
また、漏れ磁束に起因して発生する渦電流による渦電流損は、電流が流れる平板導体の板厚が厚いほど増加する傾向にある。そこで、積層平板導体において、複数の平板導体を積層することにより、電流がターン毎の積層平板導体を構成する平板導体の各々に分かれて流れる。そのため、渦電流損を低減することができる。渦電流損の低減により漏れ磁束に起因する電力損失を低減することができる。
【００２０】
このようにして、占積率が高く、漏れ磁束に起因する電力損失を低減する回転電機の固定子を提供することができる。
【００２１】
第２の発明に係る回転電機の固定子においては、第１の発明の構成に加えて、予め定められた形状は、積層方向から見て、開放端部と、互いに平行な２つの部材と、２つの部材を接続する接続端部とを有する形状である。
【００２２】
第２の発明によると、平板導体の予め定められた形状を、開放端部と、互いに平行な２つの部材（たとえば、上底および下底）と、上底および下底を接続する接続端部とを有する形状（たとえば、コの字またはＵ字形状）とする。これにより、平板導体が積層された積層平板導体をスロット間の歯部を跨ぐようにして固定子鉄心のスロットに組み付けが可能となる。ノズル直巻きにおけるノズルの大きさ分の巻線空間を取られることがなくなるため、スロットに挿入される積層平板導体の断面形状を自由に設定することができる。すなわち、スロット内において、より高い占積率が得られる積層平板導体の断面形状を設定することができる。高い占積率を得ることにより、銅損を低減することができ、結果として、高効率化が図れる。そのため、固定子鉄心およびコイルエンド部の小型化が図れる。
【００２３】
第３の発明に係る回転電機の固定子においては、第２の発明の構成に加えて、平板導体によりコイルエンドが形成され、コイルエンドを形成する平板導体の断面積は、スロットに挿入される平板導体の断面積よりも大きいものである。
【００２４】
第３の発明によると、コイルエンドを形成する平板導体の断面積をスロットに挿入される平板導体の断面積よりも大きくすることにより、コイルエンド部の体積が増加する。そのため、コイルエンド部における熱容量が増加する。すなわち、スロット内において生じる熱は、熱抵抗の殆どない同一ターンのコイルエンド部へと伝熱される。そのため、コイルエンド部の平板導体の断面積をスロットに挿入される平板導体の断面積よりも大きくすることにより熱容量の増加にともなって、電流密度を高めることができる。そして、電流密度が向上する分、固定子鉄心およびコイルエンド部の小型化が図れる。
【００２５】
第４の発明に係る回転電機の固定子においては、第２の発明の構成に加えて、平板導体によりコイルエンドが形成され、コイルエンドを形成する平板導体は、固定子鉄心に接触するようにコの字またはＵ字形状に形成されるものである。
【００２６】
第４の発明によると、スロット内のコイルは、固定子鉄心と接触しているため、銅損により発生する熱を固定子鉄心に放熱することにより、温度を低く維持しやすい。一方、コイルエンド部のコイルにおいては、空気にさらされており銅損により発生する熱を空気中に放熱することは困難である。そこで、コイルエンドを形成する平板導体を固定子鉄心に接触するようにコの字またはＵ字形状に形成することにより、コイルエンド部から固定子鉄心への伝熱が可能となる。そのため、コイルエンド部の放熱性を高めることができる。また、モータの体格の軸方向の長さは、固定子鉄心と固定子鉄心に巻着されるコイルエンドの体格で制限される。そのため、平板導体をコの字またはＵ字形状に形成することにより、コイルエンド部の占積率を高めることができる。その結果、コイルエンド部の小型化が図れる。
【００２７】
第５の発明に係る回転電機の固定子においては、第４の発明の構成に加えて、コの字またはＵ字形状の平板導体は、プレス工程にて形成され、スロットの幅の寸法とスロット間に形成される歯部の幅の寸法とを同じ寸法とする。そして、プレス工程は、コの字またはＵ字形状の平板導体を交互に組み合わせて密接させたプレス型で打ち抜き加工するものである。
【００２８】
第５の発明によると、集中巻においては、スロット幅の寸法とスロット間に形成される歯部の幅との比は、１：１となる関係にある。そのため、コの字またはＵ字形状の平板導体を形成するプレス工程において、スロット幅の寸法と歯部の幅の寸法とを同じ寸法とすることにより、コの字またはＵ字を交互に組み合わせて密接させたプレス型で打ち抜き加工することで高い歩留まりを図れる。
【００２９】
第６の発明に係る回転電機の固定子においては、第１または２の発明の構成に加えて、積層平板導体は、表面を絶縁被覆された複数の平板導体を積層して形成されるものである。
【００３０】
第６の発明によると、渦電流損は、電流が流れる平板導体の板厚が厚いほど増加する傾向にある。そこで、積層平板導体において、表面を絶縁被覆された複数の平板導体を積層することにより、電流がターン毎の積層平板導体を構成する平板導体の各々に分かれて流れる。そのため、平板導体を絶縁被覆しない場合と比べて、渦電流損を低減することができる。
【００３１】
第７の発明に係る回転電機の固定子においては、第１または２の発明の構成に加えて、積層平板導体は、平板導体を積層カシメにより互いに固定されるものである。
【００３２】
第７の発明によると、積層平板導体は、平板導体の突出部の凹部に他の平板導体の突出部の凸部を圧入するいわゆる積層カシメにより互いに固定することにより、積層平板導体毎の運搬が可能となる。また、積層平板導体同士を接着する際に、カシメ部を接着材の受け皿とすると、コイルの組み立て時の作業性を向上させることができる。
【００３３】
第８の発明に係る回転電機の固定子においては、第２の発明の構成に加えて、コイルは、複数の積層平板導体を積層して形成され、積層平板導体の開放端部における断面形状は、少なくとも隣接する積層平板導体間で異なるものである。
【００３４】
第８の発明によると、積層平板導体の開放端部における断面形状が少なくとも隣接する積層平板導体間で異なることにより、積層平板導体間をバスバーで接続する際にコイルの組み立て作業時におけるバスバーの組み付け間違いを防止することができる。さらに、積層平板導体の開放端部とバスバーとの接合位置が特定されるために、位置決めを行なうための治具なしに接合作業を行なうことができる。
【００３５】
第９の発明に係る回転電機の固定子においては、第８の発明の構成に加えて、平板導体は、積層平板導体の断面形状が異なるように、開放端部に切り欠きを有するものである。
【００３６】
第９の発明によると、平板導体は、積層平板導体の断面形状が異なるように、開放端部に切り欠きを有する。これにより、隣接する積層平板導体の開放端部において異なる形状の嵌合部を有する積層平板導体を構成することができる。そのため、積層平板導体間をバスバーで接続する際に、コイルの組み立て作業時におけるバスバーの組み付け間違いを防止することができる。
【００３７】
第１０の発明に係る回転電機の固定子においては、第２の発明の構成に加えて、積層平板導体は、凸部と凹部とを組み合わせて屈曲可能に形成される部分を含む。
【００３８】
第１０の発明によると、開放端部と、互いに平行な２つの部材（たとえば、上底および下底）と、上底および下底を接続する接続端部とを有する形状（たとえば、コの字またはＵ字形状）の平板導体が積層された積層平板導体は、上底および下底のうちのいずれか長い方に、凸部と凹部とを組み合わせて屈曲可能に形成する部分（たとえば、丸ダボ）を含む。そのため、積層平板導体を固定子鉄心のスロットに挿入した後、丸ダボを回転軸として隣接する積層平板導体の開放端部方向に屈曲させることで、ターン毎の接続が可能となる。また、丸ダボは、位置精度が高いために、溶接前の接合部の位置決めの精度確保が容易となる。
【００３９】
第１１の発明に係る回転電機の固定子においては、第２の発明の構成に加えて、積層平板導体は、凸部と凹部とを組み合わせて屈曲可能に形成される部分を少なくとも３ヶ所有するものである。
【００４０】
第１１の発明によると、直線の積層平板導体に３ヶ所の凸部と凹部を組み合わせて屈曲可能に形成する部分（たとえば、丸ダボ）を含むことにより、３ヶ所のうちの隣り合う２ヶ所の丸ダボを回転軸として屈曲させて、開放端部と、互いに平行な２つの部材（たとえば、上底および下底）と、上底および下底を接続する接続端部とを有する形状（たとえば、コの字またはＵ字形状）を実現することができる。また、固定子鉄心のスロットに挿入後に残り１ヶ所の丸ダボを回転軸として隣接する積層平板導体の開放端部方向に屈曲させることで、ターン毎の接続が可能となる。さらに、プレス工程において、直線の積層平板導体に３ヶ所の丸ダボを形成するためプレス時の歩留まりが向上する。また、丸ダボは位置精度が高いために、溶接前の接合部の位置決めの精度確保が容易となる。
【００４１】
第１２の発明に係る回転電機の固定子においては、第１または２の発明の構成に加えて、積層平板導体の積層方向は、スロット間に形成される歯部に接触する面と直角である。
【００４２】
第１２の発明によると、高負荷時において、回転電機のスロット内には、歯部およびスロットの外周方向に有するバックヨークから多量の磁気が漏れる。この漏れ磁束に応じて、積層平板導体に渦電流が発生する。この渦電流は、平板導体を積層することにより大幅な削減を可能とするが、歯部とコイルが接触する面に直交する方向にも漏れ磁束が発生する。そのため、積層平板導体の積層方向をスロット間に形成される歯部に接触する面と直角にすることにより、積層平板導体を構成する平板導体の各々の中に漏れ磁束が流れて、渦電流の低減に寄与することができる。また、ある極数以上の場合においては、コイルが固定子鉄心を形成する電磁鋼板と接触する面積は、歯部側がバックヨーク側と比較してはるかに大きくなる。そのため、スロット中央付近において生じた熱も高い熱伝達率を有する銅の内部のみを通過して電磁鋼板近傍までの伝達が可能となる。そのため、スロット内に生じた熱の放熱性の向上により、スロット内における電流密度を向上させることができる。電流密度が向上する分、固定子鉄心およびコイルエンド部の小型化が図れる。
【００４３】
第１３の発明に係る回転電機の固定子においては、第１〜１２のいずれかの発明の構成に加えて、平板導体は、銅圧延素材である。
【００４４】
第１３の発明によると、平板導体として銅圧延素材を用いることにより、高い熱伝達率を有するために、よりコイルエンドの放熱性を向上させることができる。また、銅は、導体としての伝導率も高いために、電流密度を向上させたときの発熱も低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る回転電機の固定子について同期モータの固定子を一例として説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００４６】
＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態に係る固定子は、固定子と永久磁石からなる回転子とから構成される同期モータの固定子である。固定子１００は、図１に示すように固定子鉄心（以下、ステータコアという。）１０２と、コイル１１２と、バスバー１１０と、バスバー位置決めブロック１０４と、渡り部材１０６とから構成される。
【００４７】
ステータコア１０２は、複数の電磁鋼板が積層され中空円筒形状を形成している。そして、ステータコア１０２は、同期モータの回転軸に平行な方向に所定数の溝（以下、スロットという。）を有している。所定数のスロットは、極数に対応した個数を有している。極数は、特に限定されるものではないが本実施の形態においては、たとえば、２１とする。また、スロット間には、歯部（以下、ティースという。）１０８を有している。ティースの個数もスロットと同様に極数に対応している。したがって、本実施の形態において、極数が２１のステータコア１０２は、２１個のティース間に２１個のスロットが形成されている。
【００４８】
そして、ティース１０８には、開放端部が巻着可能に開いた複数の予め定められた形状の平板導体（図示せず）が積層された積層体コイル（図示せず）が同期モータの回転軸に平行な方向に、ティース１０８を跨ぐようにして、ティース１０８の両脇のスロットに挿入されている。この積層体コイルは、予め定められた形状の平板導体が予め定められた積層枚数だけ積層された積層平板導体である。また、平板導体は、導体の平板であれば特に限定されるものではないが、本実施の形態において、たとえば、平板導体を導体の金属平板として以下説明する。そして、ティース１０８の両脇のスロットにおいては、同期モータの径方向に複数の積層体コイルが挿入されている。挿入される積層体コイルの数は、特に限定されるものではないが、たとえば、本実施の形態においては、ティース１０８を跨ぐようにして径方向に１０個の積層体コイルが挿入されている。
【００４９】
積層体コイルの開放端部は、直線形状の導体であるバスバー１１０の接合部と接合される。このとき、バスバー１１０の一方端部は、積層体コイルの開放端部の一方と接合される。そして、バスバー１１０の他方端部は、積層体コイルに隣接する積層体コイルが有する開放端部の一方に接合される。以下同様に、１０個の積層体コイルの開放端部の一方がバスバーを介して隣接する積層体コイルの開放端部の一方とそれぞれ接続されることにより、ティース１０８にコイルが１０回巻着された状態となる。すなわち、積層体コイルの開放端部を閉じて１０ターンのコイル１１２が形成される。
【００５０】
ティース１０８において複数の積層体コイルの開放端部間を接続するための複数のバスバーが位置決めされてバスバー位置決めブロック１０４に固定される。そのため、バスバー位置決めブロック１０４が所定の位置に設置され、押圧されることにより、複数の積層体コイルの開放端部にそれぞれ対応したバスバーが組み付けられる。そして、レーザ溶接、あるいは、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas arc）溶接などの接合処理により、組み付けられたバスバーと開放端部とが接合される。
【００５１】
複数のバスバーが接続されて、ティース１０８に巻着されたコイル１１２は、ティース１０８の両脇のスロットのうち一方のスロットの内周側と他方のスロットの外周側にそれぞれバスバーと接続されないコイル端部を有する。そして、コイル端部の各々は、他のティースに巻着されたコイルと渡り部材１０６により接続される。また、ステータコア１０２に含まれる他のティースにおいても同様に、１０ターンのコイルが形成されている。そして、各ティースのコイル間の接続は、３ティース毎のコイル端部が渡り部材を用いて接続される。そして、コイル端部１４０、１４２、１４４は、渡り部材により互いに接続される。このようにして、三相の同期モータの固定子１００が形成される。そして、コイル端部１３４、１３６、１３８のそれぞれに交流電力の位相を制御して供給することにより、磁界が発生する。同期モータの回転子は、発生した磁界に基づいて回転力を得る。
【００５２】
積層体コイルを構成する金属平板の材質は、本実施の形態において、たとえば、銅圧延素材である。金属平板として銅圧延素材を用いることにより、銅が高い熱伝達率を有するために、よりコイルの放熱性を向上させることができる。また、銅は内部抵抗が低く、導体として伝導率も高い。そのため、電流密度を向上させたときの発熱も低減させることができる。そして、銅圧延素材の金属平板の表面には酸化銅の絶縁被覆の表面処理が施されている。
【００５３】
また、積層体コイルを構成するステータコアに巻着可能に開いた予め定められた形状の金属平板は、開放端部と、互いに平行な２つの部材と、２つの部材を接続する接続端部とを有する形状である。本実施の形態においては、積層体コイルは、たとえば、コの字形状の金属平板を積層して形成される。すなわち、積層体コイルは、プレス工程においてコの字形状にプレス成型された金属平板が積層されて形成される。ただし、プレス成型される金属平板の形状は、コの字形状に特に限定されるものではない。たとえば、金属平板は、Ｕ字形状にプレス成型されてもよい。
【００５４】
図２に示すように、本実施の形態における積層体コイル１１４は、複数のコの字形状の金属平板が積層されて形成される。このとき、積層体コイル１１４の開放端部と互いに平行な２つの部材、すなわち、コの字形状における平行な上底および下底とがティース１０８の両脇のスロット１４６、１４８にそれぞれ挿入される。また、上底および下底を接続する接続端部は、コイルエンド部を形成する。このとき、積層体コイル１１４において、スロット１４６、１４８へ挿入される上底および下底の断面を図３（Ａ）に示す。また、コイルエンド部を形成する接続端部の断面を図３（Ｂ）に示す。図３（Ａ）および図３（Ｂ）を比較すると、積層体コイル１１４においてコイルエンド部を形成する接続端部の断面積は、スロット１４６、１４８に挿入される上底および下底の断面積よりも大きい。
【００５５】
そのため、コイルエンド部およびスロット１４６、１４８における積層体コイル１１４の断面積を同じとした場合に比べて、コイルエンド部を形成するコイルの体積が増加する。そして、コイルエンド部における熱容量が向上する。スロット内に発熱した熱は、熱抵抗の殆どない同一ターンのコイルエンド部に伝達される。その結果、スロット内のコイルからコイルエンド部への放熱性が向上する。したがって、スペースの小さなスロット内のコイルにおいて電流密度を向上させることが可能となる。すなわち、電流密度が向上した分のステータコア１０２の小型化が可能となる。
【００５６】
以下、図２を用いて説明したように積層体コイル１１４においてコイルエンド部を形成する接続端部の断面積を、スロットへ挿入される上底および下底の断面積よりも大きくすることにより、スロット内の電流密度を向上させることができる原理について説明する。
【００５７】
コイルの短時間の熱定格として以下のように考える。１）コイルの発熱がすべてコイルの温度上昇に使われているとする。２）コイルの温度はどの部分も均一とする。また、同一ターン内の積層体コイル内部の熱抵抗は、外部への放熱抵抗よりも十分小さい。
【００５８】
このとき、積層体コイルの全発熱量Ｑは、Ｑ＝２×（Ｒａ（積層体コイル１１４の上底および下底の抵抗）＋Ｒｂ（積層体コイル１１４の接続端部の抵抗））×Ｉ2（電流）×ｄｔ（通電時間）と表わすことができる。すなわち、Ｑ＝γ（銅比熱）×ρ（銅密度）×２×（Ａａ（上底および下底の断面積）×Ｌａ（上底および下底の長さ）＋Ａｂ（接続端部の断面積）×Ｌｂ（接続端部の長さ））×ｄＴ（温度上昇）となる。なお、本実施の形態において上底および下底の長さは、それぞれ同じ長さである。
【００５９】
一方、コイル抵抗Ｒは、Ｒ＝２×（Ｒａ＋Ｒｂ）＝２×α（比抵抗）×（Ｌａ／Ａａ＋Ｌｂ／Ａｂ）と表わすことができる。
【００６０】
すなわち、Ｑ＝２×α×（Ｌａ／Ａａ＋Ｌｂ／Ａｂ）×Ｉ2×ｄｔ＝γ×ρ×２×（Ａａ×Ｌａ＋Ａｂ×Ｌｂ）×ｄＴとなる。ここで、Ｌｂ＝Ｘ×Ｌａとし、Ａｂ＝Ａａとして、上述した式を整理すると、（Ｉ／Ａａ）2＝γ×ρ／α×（ｄＴ／ｄｔ）×（Ｘ×Ｙ2＋Ｙ）／（Ｘ＋Ｙ）となる。すなわち、上述した式の右辺のγ×ρ／α×（ｄＴ／ｄｔ）の項が一般のモータにおいて、スロット側の上底および下底の断面積と、コイルエンド側の接続端部の断面積とが同じである場合の実質的な式となる。すなわち、定格時間における温度上昇ｄＴは、電流密度（Ｉ／Ａａ）の２乗に比例する。また（Ｘ×Ｙ2＋Ｙ）／（Ｘ＋Ｙ）の項は、スロット側の上底および下底の長さおよび断面積とコイルエンド側の接続端部の長さおよび断面積とが異なる場合に憂慮すべき項である。たとえば、ＬｂがＬａの長さの０．３倍（Ｘ＝０．３）かつＡｂがＡａの断面積の３倍（Ｙ＝３）のとき、（Ｘ×Ｙ2＋Ｙ）／（Ｘ＋Ｙ）の項は、１．３１４となる。すなわち、同一温度条件で約１．３倍のスロット内の電流密度を向上させることができる。これは、約３割のステータコアの小型化が可能であることを意味する。以上のことから、積層体コイル１１４において、コイルエンド部を形成する接続端部の断面積をスロットへ挿入される上底および下底の断面積よりも大きくすることにより、スロット内の電流密度を向上させることができる。
【００６１】
また、スロット内のコイルにおいては、ステータコア１０２と接触している。そのため、銅損により発生した熱をステータコアに放熱することにより、温度を低く維持しやすい。一方、コイルエンド部のコイルにおいては、空気にさらされている。そのため、銅損により発生した熱を外部に放熱することが難しい。そこで、本実施の形態において、コイルエンドを形成する金属平板をステータコア１０２に接触するようにコの字形状を形成する。その結果、コイルエンド部からステータコア１０２への放熱が可能となる。そのため、コイルエンド部の放熱性を高めることができる。すなわち、たとえば、スロットがステータコアの端面に直交して形成されている場合、コの字形状のコイルを積層方向から見て上底および下底と接続端部との内側の角度を直角にする。そのため、コイルエンドを形成する金属平板をステータコアに接触させることができる。また、たとえば、スロットがスキュー角をつけて形成される場合においても、上底および下底と接続端部との内側の角度をスキュー角に対応した角度にする。そのため、コイルエンドを形成する金属平板をステータコアに接触させることができる。
【００６２】
また、モータの体格の軸方向の長さは、ステータコアとステータコアに巻着されたコイルエンド部の体格で規定される。そのため、金属平板および積層体コイルをコの字形状に形成することにより、コイルエンド部の占積率を高めることができる。その結果、固定子の小型化が図れる。
【００６３】
次に、積層体コイル１１４を形成する複数のコの字形状の金属平板には、図２の積層体コイル１１４に示されるように、３ヶ所の突出部が設けられている。そして、積層体コイル１１４を形成するために、金属平板の突出部の凹部に他の金属平板の突出部の凸部を圧入するいわゆる積層カシメにより互いが固定される。そして、同様に予め定められた枚数の金属平板に対して、積層カシメにより固定することにより、積層体コイル１１４が形成される。積層体コイル１１４を形成する金属平板が互いに固定されることにより、積層体毎の運搬が可能となる。その結果、固定子に対して積層体コイル１１４の組み付け時の作業性が向上する。なお、予め定められた枚数は、特に限定されるものではないが本実施の形態において、３枚または４枚の金属平板の積層により積層体コイル１１４が形成される。
【００６４】
図４（Ａ）は、コの字形状の金属平板１１６の突出部を含むように積層方向に切断した断面図である。そして、図４（Ｂ）に示すように積層カシメにより、金属平板１１６の突出部の凸部が金属平板１２０の突出部の凹部に圧入される。そして、金属平板１２０の凸部が金属平板１２２に設けられた穴部に圧入されて互いに固定される。このようにして、図４（Ｃ）に示すような積層体コイル１１４が形成される。
【００６５】
また、隣接する積層体コイルとの固定には、接着剤を用いてもよい。すなわち、金属平板の突出部の凹部を接着剤の受け皿として塗布することにより、図４（Ｄ）に示すように積層体コイル１１４と積層体コイル１２４との接着を行なってもよい。積層体コイル同士を接着する際に、カシメ部を接着材の受け皿とすることができる。そのため、コイルの組み立て時の作業性を向上させることができる。
【００６６】
以下の説明において、上述した固定子１００の構成に基づき、銅圧延素材から固定子１００が形成される過程について説明する。
【００６７】
図５は、銅圧延素材の金属平板１２６の外観を示す図である。銅圧延素材の金属平板１２６の表面には、酸化銅の絶縁被覆の表面処理がされている。プレス工程において、銅圧延素材の金属平板１２６は、コの字形状にプレス成型される。そして、コの字形状にプレス成型された金属平板は、図４において説明したように、予め定められた枚数だけ積層される。そして、金属平板を積層カシメにより互いに固定することにより、図６（Ａ）に示すように、積層体コイル１１４が形成される。そして、積層体コイル１１４は、図６（Ｂ）に示すように、隣接する積層体コイルに対する絶縁処理が行なわれる。隣接する積層体コイルとの絶縁は、特に限定されるものではないが、たとえば、ガラス等の無機材質を介在させてもよいし、積層体毎にエナメル処理を施してもよい。そして、積層体コイル１１４は、図６（Ｃ）に示すように、絶縁体上の所定の位置に接着剤を塗布して、他の積層体コイルと接着することができる。あるいは、図４（Ｄ）を用いて説明したように積層体コイルの互いの突出部の凹部を接着剤の受け皿として用いてもよい。
【００６８】
絶縁体を介在させて複数の積層体コイルを接着することにより、図７に示すようにコイル１１２が形成される。このとき、コイル１１２を形成する積層体コイルのそれぞれにおいて異なる寸法を有するコの字形状の金属平板を積層する。このようにして、スロットに挿入される積層体コイルの断面形状を自由に設定することができる。すなわち、スロットの形状に合わせて、同期モータの径方向の内周側から外周側にかけて、（図７において、上部から底部にかけて）、コの字形状のスロットに挿入される金属平板の幅を大きくする。そのため、スロット内におけるコイル１１２の占積率を高くすることができる。
【００６９】
複数の積層体コイルにより形成されたコイル１１２は、図８に示すように、ステータコア１０２のティース１０８を跨ぐようにして挿入される。すなわち、コイル１１２の上底および下底に対応するそれぞれの開放端部は、同期モータの回転軸方向と平行な方向に、ティース１０８の両脇のスロット１４６、１４８に対してそれぞれ挿入される。
【００７０】
積層体コイルの開放端部とバスバーとが接触する接触部において、予め定められた枚数の金属平板のうちの一部に板厚方向と直交する長さを異なる長さとして所定形状の切り欠きを設けることにより、嵌合部が形成される。嵌合部を形成することにより、バスバーの組付け性が向上する。
【００７１】
図９に、スロット１４６および１４８に挿入されたコイル１１２の開放端部を示す。図９に示すように、コイル１１２を形成する積層体コイルは、積層体コイルの各々において異なる形状の嵌合部を有する。また、各積層体コイルの各々において、異なる形状の嵌合部を有することにより、すなわち、積層体コイル間において開放端部の断面形状が異なるように開放端部に切り欠きを有することにより、バスバーが組み付けられる際に、組み付け間違いを防止することができる。異なる嵌合部の形状は、積層体コイルを形成する金属平板において、所定形状の切り欠きを有する金属平板の枚数を変更することにより実現できる。
【００７２】
なお、図１０に示すように、各積層体コイルの接合部に対応した複数のバスバーを個別に組み付ける場合、少なくとも隣接する積層体コイルにおける嵌合部の形状と異なることとする。隣接する積層体コイルの嵌合部の形状が異なることにより、すなわち、隣接する積層体コイルにおいて開放端部の断面形状が異なることにより、バスバーの組み付け間違いを防止することができる。
【００７３】
特に、図１１に示すように、複数のバスバーが固定された位置決めブロック１０４により一度に組み付け等の作業を行なう場合は、コイル１１２における各積層体コイルの開放端部の嵌合部において少なくとも１つが異なる形状を有することにより、バスバーの組み付け時の組み付け間違いを防止することができる。さらに、接合場所が特定されるために、位置決めを行なうための治具なしで接合処理を施すことができる。本実施の形態においては、内周側の３つの積層体コイルと、中央の３つの積層体コイルと、外周側の４つの積層体コイルとで嵌合部は、それぞれ異なる形状を有する。
【００７４】
バスバーが積層体コイルに組み付けられると、図１２に示すように、コイル１１２に組み付けられたバスバーと各積層体コイルの開放端部とのそれぞれの嵌合部は、一点毎にレーザ溶接、あるいは、ＴＩＧ溶接により多点接合される。
【００７５】
バスバーと各積層体コイルの開放端部とが接合されると、渡り部材を用いてティース毎に巻着されたコイルが接続される。すなわち、本実施の形態の同期モータは、三相の交流同期モータであるため、３ティース毎にコイルの外周側のコイル端部と内周側のコイル端部とが図１３に示すように、渡り部材を用いて接続される。そして、図１４に示すように、コイル１１２と渡り部材１０６とをレーザ溶接あるいはＴＩＧ溶接により、接合処理が施される。その結果、図１に示すような固定子１００が形成される。そして、コイルエンド部に対して樹脂等を用いてモールド処理が施されて、図１５に示すような固定子１００が形成される。
【００７６】
以上のようにして、本実施の形態に係る同期モータの固定子によると、固定子は、プレス工程においてコの字形状に形成された銅圧延素材の金属平板を、予め定められた枚数を積層することにより、積層体コイルを形成する。コの字形状の積層体コイルは、ステータコアのスロット間のティースを跨ぐようにして、回転軸に平行な方向に組み付けが可能となる。そして、組み付け後に積層体コイルの開放端部を閉じてコイルが形成される。このような積層体コイルを形成するため、ノズル直巻きにおけるノズルの大きさ分の巻線空間を取られることがなくなる。そのため、スロットに挿入される積層体コイルの断面形状を自由に設定することができる。すなわち、スロット内において、より高い銅占積率が得られる積層体コイルの断面形状を設定することができる。高い銅占積率を得ることにより、銅損を低減することができ、結果として、高効率化が図れる。そのため、ステータコアおよびコイルエンド部の小型化が図れる。
【００７７】
また、積層体コイルにおいて、表面を絶縁被覆された複数の金属平板を積層することにより、渦電流損を低減することができる。渦電流損Ｗｅは、Ｗｅ＝Ｋ（比例定数）×ｔ2（板厚）で表わすことができる。すなわち、電流が流れる金属平板の板厚が厚いほど増加する傾向にある。そこで、表面を絶縁被覆された複数の金属平板を積層された積層体コイルとすることで、板厚の小さな金属平板毎に電流が流れることとなる。その結果、渦電流損が低減される。渦電流損の低減により漏れ磁束に起因する電力損失を低減することができる。また、コイルを積層体コイルとして渦電流を低減することにより、各ターン間の積層体コイルにかかる電圧を小さくすることができる。このようにして、占積率が高く、漏れ磁束に起因する電力損失を低減する回転電機の固定子を提供することができる。
【００７８】
さらに、図１６に示すように、本実施の形態に係る同期モータに交流電力の位相を制御して供給したときに磁束が発生する。高負荷時において、同期モータのスロット内には、ティースおよびスロットの外周方向に有するバックヨークから多量の磁気が漏れる。この漏れ磁束に応じて、コイルに渦電流が発生する。この渦電流は、コイルを複数の金属平板が積層された積層体とすることにより大幅な削減を可能とする。しかしながら、ティースとコイルが接触する面に直交する方向にも漏れ磁束が発生する。そのため、積層体の積層方向をスロット間に形成されるティースに接触する面と直角にすることにより、積層体を構成する金属平板の各々の中に漏れ磁束が流れて、渦電流の低減に寄与することができる。
【００７９】
そして、ある極数以上の場合においては、コイルがステータコアを形成する電磁鋼板と接触する面積は、ティース側がバックヨーク側と比較してはるかに大きくなる。また、一般の銅線を巻きつけるモータにおいてはスロット中央付近の導体からの放熱は、エナメル層を何回か通してティースおよびバックヨークに伝熱される。このエナメル層が熱伝達率を大幅に低下させる。しかしながら、本実施の形態において、スロット中央付近の熱も高い熱伝達率を有する銅の内部を通過して電磁鋼板近傍まで伝達可能であり、その結果電流密度を向上させることができる。そして、前述したとおりバックヨーク側と比較してティース側の方が面積比で大きいため、コイルから電磁鋼板へ放熱されやすくなる。
【００８０】
また、集中巻においては、図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）に示すように、スロット幅の寸法とティースの幅との比は、１：１となる関係にある。そのため、コの字形状の金属平板を形成するプレス工程において、スロット幅の寸法と歯部の幅の寸法とを同じ寸法とすることにより、図１７（Ｃ）に示すようにコの字を交互に組み合わせて密接されたプレス型で打ち抜き加工することで高い歩留まりが図れる。
【００８１】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る回転電機の固定子の構造について説明する。本実施の形態に係る回転電機の固定子の構成は、上述した第１の実施の形態に係る同期モータを一例とした回転電機の固定子の構成において、前述したコイル１１２以外は、第１の実施の形態に係る同期モータの構成である。同じ構成については同じ参照符号を付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００８２】
本実施の形態に係る同期モータの固定子のコイルを形成する積層体は、コの字形状の上底および下底のうちのいずれか長い方に凸部と凹部とを組み合わせて屈曲可能に形成される部分を含む。凸部と凹部とを組み合わせて屈曲可能に形成される部分とは、特に限定されないがたとえば、本実施の形態においては図１８（Ａ）に示すように、金属平板に円筒形の突出部を設け、突出部の凸部と他の金属平板の突出部の凹部とを圧入するいわゆる丸ダボカシメにより実現される。図１８（Ａ）に示すような屈曲可能に形成される部分を有する金属平板は、予め定められた枚数積層されて積層体コイル１２８、１３０を形成する。そして、図１８（Ｂ）に示すように積層体コイルが予め定められた枚数積層されてコイル１３２が形成される。このとき、積層体コイル間には、絶縁部材が接着されて設けられている。コイル１３２は、同期モータの回転軸方向に、ステータコア１０２のティース１０８を跨ぐようにして、スロット１４６、１４８に対して挿入される。
【００８３】
また、コの字状の積層体コイルの上底および下底に対応する金属平板のうちいずれか一方は、他方よりも回転軸方向に長い。そして、長い方の金属平板（以下、長辺という。）においては、短い方の金属平板（以下、短辺という。）のコイルエンド部から開放端部に対応する長さの位置に、図１９に示すように、積層体コイルにおいて凸部と凹部とを組み合わせて屈曲可能に形成される円筒形の突出部（以下、丸ダボ部という。）が設けられる。長辺は、この丸ダボ部を回転軸として屈曲させることが可能となる。ここで、長辺の長さは、丸ダボを回転軸として屈曲させたときに、隣接する積層体コイルの短辺と接触する長さである。
【００８４】
そして図１８（Ｃ）に示すように、挿入されたコの字形状の積層体コイルの長辺は、丸ダボを回転軸として隣接する積層体コイルの短辺の開放端部に接触するように屈曲される。以下、同様に、丸ダボを回転軸として各積層体コイルにおける長辺を隣接する積層体コイルの短辺の開放端部に接触するように屈曲させてそれぞれを接合する。そのため、ティース１０８に巻着された所定のターン数のコイル１３２が形成される。本実施の形態において、所定のターン数は、特に限定されないがたとえば、５ターンである。
【００８５】
以上のようにして、本実施の形態に係る同期モータの固定子によると、開放端部と、互いに平行な２つの部材であるコの字形状の平行な上底および下底と、上底および下底を接続する接続端部とを有する形状の金属平板が積層された積層体コイルにおいて、上底および下底のうちのいずれか長い方に、凸部と凹部とを組み合わせて屈曲可能に形成する丸ダボ部を含む。そのため、積層体コイルをステータコアに挿入した後、丸ダボ部を回転軸として積層体コイルの長辺を隣接する積層体コイルの短辺に接触するように屈曲させることによりターン毎の積層体コイルの接続が可能となる。また、丸ダボ部は、位置精度が高いために、溶接前の接合部の位置決めの精度確保が容易となる。
＜第２の実施の形態  変形例＞
以下、第２の実施の形態の変形例に係る回転電機の固定子について説明する。本変形例に係る回転電機の固定子の構成は、上述した第２の実施の形態に係る同期モータを一例とした回転電機の固定子の構成において、前述したコイル１３２以外は、第２の実施の形態に係る同期モータの構成である。同じ構成については同じ参照符号を付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００８６】
図２０に示すように本変形例に係る同期モータの固定子のコイル１５０は、凸部と凹部とを有する金属平板を予め定められた枚数組み合わせて屈曲可能に形成される部分を少なくとも３ヶ所含む積層体コイルが予め定められた枚数積層されて形成される。また、積層体コイル間には、絶縁部材が接着して設けられている。凸部と凹部とを組み合わせて屈曲可能に形成される部分とは、特に限定されないが、たとえば、本変形例においては、金属平板に円筒形の突出部を設け、突出部の凸部と他の金属平板の突出部の凹部とを圧入するいわゆる丸ダボカシメにより実現される。そして、３ヶ所のうちの隣り合う２ヶ所を屈曲させることにより、コイル１５０は、コの字形状に形成される。
【００８７】
本変形例において、コイル１５０において、図２０に示すように、凸部と凹部とを組み合わせて屈曲可能に形成される部分（以下、丸ダボ部という。）を少なくとも３ヶ所含む。すなわち、コイル１５０は、丸ダボ部１５４、１５６、１５８を含む。そのため、コイル１５０は、３ヶ所のうちの隣り合う２ヶ所の丸ダボ部１５６、１５８をそれぞれ回転軸として屈曲させることにより、コの字形状が形成される。そして、コの字形状に形成されたコイル１５０は、同期モータの回転軸方向に、ティース１０８を跨ぐようにして、スロット１４６、１４８に挿入される。そして、コイル１５０は、図２１に示すように、丸ダボ部１５４を回転軸として隣接する積層体コイルの端部に接触するように屈曲させる。屈曲させた端部を隣接する積層体コイルの開放端部に接合することにより、ティース１０８に巻着された所定のターン数のコイル１５０が形成される。本変形例において、所定のターン数は、特に限定されないがたとえば、５ターンである。
【００８８】
なお、直線形状の金属平板の３ヶ所の屈曲可能な丸ダボの位置は、屈曲により、積層体コイルがティースを形成する面に接触する位置となるように設けられる。また、直線形状のコイル１５０の長さは、直線形状のコイル１５０が屈曲してティース１０８にコイルが巻着する際に隣接する積層体コイルの端部に接触するように設定される。
【００８９】
以上のようにして、本変形例に係る同期モータの固定子によると、直線形状の積層体コイルに３ヶ所の凸部と凹部を組み合わせて屈曲可能に形成する部分（たとえば、丸ダボ部）を含むことにより、３ヶ所のうちの隣り合う２ヶ所の丸ダボを回転軸として屈曲させて、開放端部と、互いに平行な２つの部材と、２つの部材を接続する接続端部とを有する形状、すなわち、互いに平行な上底および下底を有するコの字またはＵ字形状を実現することができる。また、ステータコアが有するスロットに挿入後に残りの１ヶ所の丸ダボ部を回転軸として、隣接する積層体コイルの端部に接触するように屈曲させることで、ターン毎の接続が可能となる。さらに、プレス工程において、直線の積層体コイルに３ヶ所の丸ダボを形成するためプレス時の歩留まりが向上する。また、丸ダボは位置精度が高いために、溶接前の接合部の位置決めの精度確保が容易となる。
【００９０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】第１の実施の形態に係る固定子の外観を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係るコの字形状の積層体コイルの外観を示す図である。
【図３】第１の実施の形態に係る積層体コイルの断面を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る積層体コイルの積層方向の積層断面を示す図である。
【図５】第１の実施の形態に係る銅圧延素材の金属平板の外観を示す図である。
【図６】第１の実施の形態に係る積層体コイルの絶縁処理の経過を示す図である。
【図７】第１の実施の形態に係る複数の積層体コイルで形成されるコイルの外観を示す図である。
【図８】第１の実施の形態に係るステータコアに挿入されるコイルの組み付け経過を示す図である。
【図９】第１の実施の形態に係るステータコアに組み付けられたコイルの外観を示す図である。
【図１０】第１の実施の形態に係るバスバーが組み付けられたコイルの外観を示す図である。
【図１１】第１の実施の形態に係る複数のバスバーが固定されるバスバー位置決めブロックが組み付けられたコイルの外観を示す図である。
【図１２】第１の実施の形態に係るコイルの開放端部と組み付けられたバスバーとの接合を示す図である。
【図１３】第１の実施の形態に係るコイルの端部に渡り部材を組み付ける経過を示す図である。
【図１４】第１の実施の形態に係るコイルの端部に組み付けられた渡り部材の端部の接合を示す図である。
【図１５】第１の実施の形態に係るコイルエンド部にモールド処理を施した固定子の外観を示す図である。
【図１６】第１の実施の形態に係る同期モータに交流の電流を流したときに発生する磁束線を示す図である。
【図１７】第１の実施の形態に係るコの字形状の金属平板のプレス時のレイアウトを示す図である。
【図１８】第２の実施の形態に係る丸ダボを設けたコの字形状のコイルをステータコアに組み付ける経過を示す図である。
【図１９】第２の実施の形態に係るコイルにおける丸ダボ部の外観を示す図である。
【図２０】第２の実施の形態の変形例に係る丸ダボ部を３ヶ所有するコイルの外観を示す図である。
【図２１】第２の実施の形態の変形例に係るステータコアに巻着されたコイルを示す図である。
【図２２】従来のノズル直巻によるティースへのコイルの巻着を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９２】
１００  固定子、１０２，３０２  ステータコア、１０４  バスバー位置決めブロック、１０６  渡り部材、１０８  ティース、１１０  バスバー、１１２，１３２，１５０  コイル、１１４，１２４，１２８，１３０  積層体コイル、１１６，１２０，１２２，１２６  金属平板、１３４，１３６，１３８，１４０，１４２，１４４  コイル端部、１４６，１４８  スロット、１５２，１５４，１５６，１５８  丸ダボ部、３００  ノズル、３０４，３１０  スロット、３０６  コイル、３０８  ティース。
【図１】
2005160143.tif 000003
【図２】
2005160143.tif 000004
【図３】
2005160143.tif 000005
【図４】
2005160143.tif 000006
【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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