(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に複数のスロットが設けられ、その各スロット間に磁極ティースを有するステータコアと、
このステータコアに巻装される少なくとも２相のコイルとを備え、
各相のコイルが少なくとも２つの前記磁極ティースを跨いで前記スロットに挿入され、且つ少なくとも２つの前記コイルが少なくとも１つの同一磁極ティースに巻装されたステータであって、
前記コイルは、前記スロット内に挿入されるコイル辺部と、前記ステータコアの軸方向に前記スロットより突出するコイルエンド部とを有し、このコイルエンド部のコア径方向の厚みが前記コイル辺部のコア径方向の厚みより小さくなる様に、前記コイル辺部に対して前記コイルエンド部がコア径方向に偏って設けられ、そのコイル辺部に対する前記コイルエンド部の径方向位置が各相のコイル毎にそれぞれ異なっていることを特徴とする回転電機のステータ。
【請求項２】
請求項１に記載したコイルの製造方法であって、
前記コイルは、コイル線を所定回数円環状に重ね巻した形状に設けられ、
その１回毎のターン長を順次変化させて円環状に成形する環状成形工程と、
この環状成形工程の後、前記コイルエンド部のコア径方向の厚みが前記コイル辺部のコア径方向の厚みより小さくなる様に、前記コイル線の前記コイルエンド部に相当する部分をコア径方向に押り曲げて所定の形状に整形するコイルエンド整形工程と
を経て製造されることを特徴とするコイルの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載したコイルの製造方法において、
前記環状成形工程は、前記コイル線を円環状に巻き取りながら所定回数重ね巻することを特徴とするコイルの製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載したコイルの製造方法において、
前記環状成形工程は、前記コイル線をクランク形状に成形した後、所定の位置で折り畳みながら円環状に成形することを特徴とするコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機のステータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転電機では、ステータコアに巻装される各相コイルのコイルエンド部同士の干渉を防止するために、以下の様な方法が行われている。
まず、図１１に示す様に、コイル線１００を円環状に重ね巻して形成されたコイル１１０を所定方向（図１１の上下方向）に変形させて各コイル線１００を軸方向（図１２の上下方向）に整列化させる。続いて、その変形コイル１１０をステータコア２００のスロット２１０内に挿入（図１２参照）した後、図１３に示す様にスロット２１０より突出するコイルエンド部１１１をステータコア２００の外径側（図１３の左側）へ逃がすための逃がし成形を行う。更に、各相コイル１１０をスロット２１０に挿入した後、各相コイル１１０のコイルエンド部１１１全体を所定形状に成形（最終成形）する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の方法では、各相コイル１１０のコイルエンド部１１１が全て同一形状であるため、近年の高占積率化の要求に対し限界がある。即ち、従来の各相コイル１１０のコイルエンド部１１１をモデル化して説明すると、図１４に示す様に、各相（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のコイル１１０ともスロット２１０に挿入されるコイル辺部１１２に対してコイルエンド部１１１の位置が同じである（コイル辺部１１２の外径側に位置している）ため、各相コイル１１０のコイルエンド部１１１がステータコア２００の径方向に重なる分だけ、スロット２１０内に挿入されるコイル辺部１１２が各相コイル１１０毎にステータコア２００の径方向にずれてしまう。その結果、図１５に示す様に、スロット２１０内にデッドスペースが生じて、高占積率化への妨げとなっている。
また、従来の方法では、コイルエンド部１１１の逃がし成形や最終成形を行う際に、コイル線１００の絶縁被膜が破損する可能性があり、ステータコア２００とコイル線１００との間の絶縁、あるいはコイル線１００同士間の絶縁を確保できなくなる恐れがあった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、更なる高占積率化を実現でき、且つアースやレア等の不具合を防止できる高品質な回転電機を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
コイルは、コイルエンド部のコア径方向の厚みがコイル辺部のコア径方向の厚みより小さくなる様に、コイル辺部に対してコイルエンド部がコア径方向（ステータコアの径方向）に偏って設けられ、そのコイル辺部に対するコイルエンド部の径方向位置が各相のコイル毎にそれぞれ異なっている。これにより、各相コイルのコイルエンド部同士が干渉することなく、各相コイルのコイル辺部をスロット内に挿入することが可能となる。即ち、各相コイルのコイル辺部がスロット内で各相コイル毎にステータコアの径方向にずれることがなく、径方向の略同位置に挿入できる。その結果、スロット内のデッドスペースを無くして高い占積率を実現できる。
また、本発明では、従来行われていたコイルエンド部の逃がし成形工程及び最終成形工程が不要であるため、コイル線の絶縁被膜を破損する恐れがない。その結果、ステータコアとコイル線との間の絶縁、あるいはコイル線同士間の絶縁を確実に確保できるため、高品質なステータを提供できる。
【０００５】
（請求項２〜４の手段）
コイルは、１回毎のターン長を順次変化させて円環状に成形する環状成形工程と、この環状成形工程の後、コイルエンド部のコア径方向の厚みがコイル辺部のコア径方向の厚みより小さくなる様に、コイル線のコイルエンド部に相当する部分をコア径方向に押り曲げて所定の形状に整形するコイルエンド整形工程を経て製造される。なお、ターン長とは、円環状の１回毎の周長を言う。
この様に、１回毎のターン長を変化させて円環状に成形することにより、コイル辺部に対して容易にコイルエンド部を所定形状に整形できる。なお、コイル線を円環状に成形する方法としては、請求項３に記載した様に、コイル線を円環状に巻き取りながら所定回数重ね巻する方法。または、請求項４に記載した様に、コイル線をクランク形状に成形した後、所定の位置で折り畳みながら円環状に成形する方法がある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の回転電機のステータを図面に基づいて説明する。
図１はコイル辺部に対するコイルエンド部の位置を示すモデル図である。
本実施例のステータ１は、例えば交流発電機の界磁を形成するもので、図３に示す様に、円環状のステータコア２と、三相のステータコイル（下述する）とから成る。
ステータコア２は、例えば薄い鋼板を複数枚重ね合わせて円環状に形成したもので、その内周側に複数のスロット２ａが等間隔に設けられ、隣合う各スロット２ａ間に磁極ティース２ｂが形成されている。
【０００７】
ステータコイルは、各相（Ｘ相、Ｙ相、Ｚ相）のコイル３（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）をＹ結線またはΔ結線してステータコア２に巻装されている。各相のコイル３は、それぞれコイル線３０を円環状に重ね巻した後、所定の形状に整形され、図４に示す様に、３つの磁極ティース２ｂを跨いでスロット２ａに挿入されている。但し、Ｘ相のコイル３Ａは、Ｚ相のコイル３Ｃに対して磁極ティース２ｂを１個分ずれて巻装され、Ｙ相のコイル３Ｂは、Ｘ相のコイル３Ａに対して磁極ティース２ｂを１個分ずれて巻装され、Ｚ相のコイル３Ｃは、Ｙ相のコイル３Ｂに対して磁極ティース２ｂを１個分ずれて巻装されている。
【０００８】
また、各相のコイル３は、スロット２ａ内に挿入されるコイル辺部３ａと、ステータコア２の軸方向にスロット２ａより突出するコイルエンド部３ｂとを有し（図８参照）、このコイルエンド部３ｂのコア径方向の厚みがコイル辺部３ａのコア径方向の厚みより小さくなる様に、コイル辺部３ａに対してコイルエンド部３ｂがコア径方向に偏って設けられている。但し、コイル辺部３ａに対するコイルエンド部３ｂの位置は、各相のコイル３毎にそれぞれ異なっている。具体的には、図１のモデル図に示す様に、コア径方向の最も外側（スロット２ａ内の最奥部）に巻装されるＸ相のコイル３Ａは、コア径方向の最も外側にコイルエンド部３ｂが偏って設けられ、コア径方向の最も内側（スロット２ａ内の開口部側）に巻装されるＺ相のコイル３Ｃは、コア径方向の最も内側にコイルエンド部３ｂが偏って設けられ、コア径方向でＸ相のコイル３ＡとＺ相のコイル３Ｃとの間に巻装されるＹ相のコイル３Ｂは、コア径方向の中央部にコイルエンド部３ｂが偏って設けられている（図２参照）。
【０００９】
ここで、各コイル３の製造方法について説明する。
ａ）まず、コイル線３０を円環状に巻き取る（環状成形工程）。
但し、この時、後の工程でコイルエンド部３ｂを所定の形状に整形する必要があるため、整形可能な円環形状に巻き取る。具体的には、図５に示す様な巻枠４にコイル線３０を巻き付けて、１回毎のターン長（１周の長さ）を変化させる（なお、図５に示す巻枠４は、Ｘ相及びＺ相のコイル３に使用される）。これにより、Ｘ相のコイル３Ａは、巻始めから巻終わりへ徐々にターン長を短くしながら（その反対でも良い）巻き取ることで、図６（ａ）に示す様な形状に成形される。Ｙ相のコイル３Ｂは、巻始めから徐々にターン長を短くした後、再び巻終わりにかけてターン長を長くしながら巻き取ることで、図６（ｂ）に示す様な形状に成形される。Ｚ相のコイル３Ｃは、図６（ｃ）に示す様に、Ｘ相のコイル３Ａを反転した形状となるため、Ｘ相のコイル３Ａと同一の巻枠４を使用して巻き取ることができる。
【００１０】
ｂ）続いて、重ね巻された各相コイル３のコイルエンド部３ｂを、図７に示す様な一組の整形型５Ａ、５Ｂ（なお、図７に示す整形型５Ａ、５Ｂは、Ｘ相及びＺ相のコイル３に使用される）を用いて所定の形状に整形する（コイルエンド整形工程）。これにより、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す様に、各相コイル３のコイルエンド部３ｂが整形される。なお、この場合、Ｚ相のコイル３Ｃは、Ｘ相のコイル３Ａを反転した形状となるため、Ｘ相のコイル３Ａと同一の整形型を使用して整形することができる。
【００１１】
上記の工程を経て製造された各相のコイル３をＸ相、Ｙ相、Ｚ相の順にステータコア２に巻装すると、各相コイル３Ａ、３Ｂ、３Ｃのコイルエンド部３ｂがそれぞれコア径方向にずれているため、コイルエンド部３ｂ同士が干渉することなく各相コイル３Ａ、３Ｂ、３Ｃのコイル辺部３ａをスロット２ａ内に挿入することができる。即ち、コイルエンド部３ｂ同士が干渉することなく各相コイル３Ａ、３Ｂ、３Ｃのコイル辺部３ａをスロット２ａ内の略同位置に挿入できる（図２参照）。
【００１２】
（本実施例の効果）
本実施例では、各相のコイル３Ａ、３Ｂ、３Ｃで、それぞれコイル辺部３ａに対するコイルエンド部３ｂの位置が異なるため、上記の様に各相コイル３Ａ、３Ｂ、３Ｃのコイルエンド部３ｂ同士が干渉することなく各相コイル３Ａ、３Ｂ、３Ｃのコイル辺部３ａをスロット２ａ内の略同位置に挿入できる。その結果、スロット２ａ内のデッドスペースを無くすことができるため、その分、高い占積率を達成できる。
また、本実施例では、従来行われていたコイルエンド部３ｂの逃がし成形工程及び最終成形工程が不要であるため、コイル線３０の絶縁被膜を破損する恐れがない。その結果、ステータコア２とコイル線３０との間の絶縁、あるいはコイル線３０同士間の絶縁を確実に確保できるため、高品質なステータ１を提供できる。
【００１３】
（変形例）
上記実施例では、コイル３の製造方法において、巻枠４を使用してコイル線３０を円環状に巻き取る方法を示したが、図９に示す様なクランク成形による方法を採用しても良い。つまり、直線状のコイル線３０をクランクピン６の移動によってクランク形状に成形した後、順次折り畳んで円環状に成形する。この場合、クランクピン６の移動量に応じて容易にターン長を変化させることができる。
また、上記実施例ではコイル３を重ね巻した例を示したが、重ね巻に限定するものではなく、例えば図１０に示す様な波巻でも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】各相のコイル辺部に対するコイルエンド部の位置を示すモデル図である。
【図２】図１のＡ視図である。
【図３】ステータの軸方向平面図である。
【図４】各相コイルの巻線状態を示すステータの周方向展開図である。
【図５】コイル線の巻き取り工程を示す側面断面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【図６】コイル線を巻き取った状態を示す各相コイルの側面図である。
【図７】コイルエンド部の整形工程を示す断面図である。
【図８】各相コイルの斜視図である。
【図９】コイルの製造方法に係わる工程図である（変形例）。
【図１０】コイルの斜視図である（変形例）。
【図１１】コイルの斜視図である（従来技術）。
【図１２】コイルのスロット内への挿入過程を示す断面図である（従来技術）。
【図１３】コイルエンド部の逃がし成形工程を示す断面図である（従来技術）。
【図１４】各相のコイル辺部に対するコイルエンド部の位置を示すモデル図である（従来技術）。
【図１５】図１４のＢ視図である（従来技術）。
【符号の説明】
１    ステータ
２    ステータコア
２ａ  スロット
２ｂ  磁極ティース
３    コイル
３ａ  コイル辺部
３ｂ  コイルエンド部
３０    コイル線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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