JP2002233089A - 回転電機の固定子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コイルの絶縁性能や冷却性が向上するととも
に、ワニス処理をしなくても十分な電機絶縁性と機械的
接着強度を有する回転電機の固定子を提供することにあ
る。 【解決手段】固定子１０は、固定子鉄心２０と、固定子
鉄心２０の歯部２４に巻回するように固定子鉄心のスロ
ット２２に装着された固定子コイル４０を有する。固定
子コイル４０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２２に挿入し、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。固定子コイル４０は、自己融着エナメル導線を用い
ており、ワニス処理を不要にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機の固定子
に係り、特に、同期機に用いるに好適な回転電機の固定
子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の回転電機の固定子としては、固定
子の一つのティース（歯部）にコイルを巻線する集中巻
式の固定子が知られている。コイルの巻線方法として
は、例えば、特開平１１−１７８２５９号公報に示され
るように、固定子コアをティースコア部とコアバック部
に分割し、分割したティースコア部にボビンを装着する
ことにより巻線した後、ボビンの装着されたティースコ
ア部とコアバック部を結合して組み立てるものが知られ
ている。

【０００３】また、従来は、固定子の電気的絶縁強化の
ために、コイル挿入が終了して所定の接続が終了した後
に、ポリエステル系やエポキシ系ワニスを固定子に含浸
して加熱乾燥するワニス絶縁処理を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方式では、分割したティースコアにボビン等の絶縁部材
を装着し、巻線機の回転軸に直接装填、または、フライ
ヤ式ノズルにて、巻線するため、特に太線や平角線の様
に、巻きテンションが過大となるコイルでは、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、コイルに損傷を与え、コイルの絶縁性能を低下
させるという問題があった。一方、ボビン破損防止を目
的に、ボビンの肉厚を増加させると、ボビンの熱伝達が
低下するため、高温のコイルの冷却が阻害される問題が
あった。

【０００５】また、ワニス絶縁処理は、ワニスに含まれ
る溶剤あるいはエポキシ系ワニスの揮発物が人体へ悪影
響を与える問題や長時間１２０〜１５０℃加熱乾燥する
ための電力エネルギー消費の問題があり、一方では固定
子製作リードタイムが短縮せず短期間で回転電機を完成
させるうえで隘路工程となっていた。

【０００６】本発明の目的は、コイルの絶縁性能や冷却
性が向上するとともに、ワニス処理をしなくても十分な
電機絶縁性と機械的接着強度を有する回転電機の固定子
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、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回転電機の固定子において、上
記固定子コイルは、エナメル導線の外周に熱可塑性樹脂
を焼き付けた自己融着線からなり、上記固定子コイル
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、上記固定子歯部を挟んで隣接するスロットに挿入
し、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、所定巻回数を得るようにした
ものである。かかる構成により、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、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く、
高温のコイルの冷却性も向上し得るものとなる。さら
に、自己融着線を用いることにより、ワニス処理を不要
にし得るものとなる。

【０００８】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記固定子コイルを構成するＵ字コイルは、短コイル
と、この短コイルよりＵ字形状の直線部が長い長コイル
と、Ｕ字形状の２つの直線部の内、一方の直線部の長さ
が長コイルと等しく、他方の直線部の長さが長コイルよ
りも長い端面用コイルとから構成され、ｎ個の長コイル
と、ｎ＋１個の短コイルを交互に積層し、さらに、長コ
イルと短コイルの積層されたものの両端面に端面用コイ
ルを積層し、長コイルの端部及び端面用コイルの短い側
の端部を隣接する短コイルの端部側に折り曲げた後、接
続するようにしたものである。かかる構成により、端部
の接続部は、互いに干渉せず、接続部の短絡を容易に防
止し得るものとなる。

【０００９】（３）上記（１）において、好ましくは、
Ｕ字コイルは、Ｕ字側の部分を屈曲成形し、直線部分が
段違いに形成したものである。かかる構成により、端部
の折り曲げを容易になし得るものとなる。

【００１０】（４）上記（１）において、好ましくは、
上記固定子コイルは、積層されたＵ字コイルを固定して
形成するようにしたものである。

【００１１】（５）上記（１）において、好ましくは、
上記固定子鉄心歯部は、外周側の幅が内周側の幅よりも
広く構成され、上記固定子コイルは、この固定子鉄心歯
部の幅に対応した幅を有するようにしたものである。か
かる構成により、歯部の磁束密度が低下して、鉄損を減
少し得るものとなる。

【００１２】（６）上記（１）において、好ましくは、
上記固定子鉄心のスロットは、軸方向にスキューしてお
り、上記積層されたＵ字コイルは、このスキューしたス
ロットにならって挿入するようにしたものである。かか
る構成により、コキングトルクを解消し得るものとな
る。

【００１３】（７）上記（６）において、好ましくは、
上記積層されたＵ字コイルは、予め、スキューしたスロ
ットにあわせてスキューして形成するようにしたもので
ある。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図１３を用いて、本
発明の第１の実施形態による回転電機の固定子の構成及
び製造方法について説明する。最初に、図１を用いて、
本実施形態による固定子の全体構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による回転電機の固定
子の全体構成を示す正面図である。

【００１５】固定子１０は、固定子鉄心２０と、コイル
４０と、接続環５０とから構成されている。コイル４０
は、図２及び図４を用いて後述するように、Ｕ字形状の
平角線を積層したものであり、固定子鉄心２０に設けら
れたスロット２２の中に、図示の右側から挿入されてい
る。また、固定子コイル４０は、図５を用いて後述する
ように、通常のエナメル電線の外周（言い換えると上
層）に電気絶縁性を有する熱可塑性樹脂を焼付けた自己
融着エナメル電線を用いている。コイル４０の反Ｕ字側
端部は、折り曲げた上で、隣り合う平角線同士を接続す
ることにより、所定の巻回数の巻線状となっている。ま
た、巻線形状となったコイル４０の２つの端部は、接続
環５０によって接続され、３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）を
Ｙ結線されている。

【００１６】次に、図２に用いて、本実施形態による固
定子１０の組み付け状態について説明する。図２は、本
発明の第１の実施形態による回転電機の固定子の組み付
け状態を示す鳥瞰図である。

【００１７】固定子鉄心２０は、円環状のコアバック部
から内周方向に延びる複数の歯部２４を有している。隣
接する歯部２４の間に、スロット２２が形成されてい
る。固定子鉄心２０は、コアバック部と歯部が一体的に
打ち抜き成形された薄板部材を積層して形成されてい
る。

【００１８】固定子コイル４０は、直線状の平角線をＵ
字形状になるように予め成形して、固定子鉄心２０に設
けられた複数スロット２２の径方向に複数本積層するよ
うに、固定子歯部２４を挟んで隣接するスロットに直線
二辺を挿入される。固定子コイル４０がスロット２２に
挿入された後、コイル４０の挿入側の端部（反Ｕ字側端
部）が交互に折り曲げられ、隣り合う平角線同士を接続
することにより、所定の巻回数の巻線状となる。さら
に、全コイルを所定の接続回路に構成するために、例え
ば３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）をＹ結線として中性点にな
る渡り線の接続も予め完了させた接続環５０を積層した
コイル４０の巻回両端部に接続して、固定子コイルが所
望の接続になるようにして、固定子１０を構成する。

【００１９】次に、図３〜図１１用いて、本実施形態に
よる固定子の詳細構成について説明する。最初に、図３
〜図５を用いて、本実施形態による固定子に用いる固定
子コイルの成形工程について説明する。図３〜図５は、
本発明の第１の実施形態による固定子に用いる固定子コ
イルの成形工程を示す工程図である。

【００２０】図４に示すように、固定子コイルは、絶縁
被覆を施された平角線４０Ｚを用いて製造する。線材状
の平角線を所定の長さに切断し、さらに、その切断時
に、両端部を斜めに切断している。両端部を斜めに切断
するのは、コイル状にするために、両端部を接続（例え
ば、ＴＩＧ溶接）する際に、その接続が容易で、確実に
するためにである。

【００２１】次に、図４に示すように、成形治具を用い
て、Ｕ字形の固定子コイル４０Ｙに成形する。

【００２２】更に、図５に示すように、図４に示した固
定子コイル４０Ｙの両端部の絶縁被覆４０Ｂを剥離し
て、固定子コイル４０を成形する。ここで、本実施形態
で用いる固定子コイル４０は、上述したように、通常の
エナメル電線の外周（言い換えると上層）に電気絶縁性
を有する熱可塑性樹脂を焼付けた自己融着エナメル電線
である。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリサルフォ
ン等のフェノキシ樹脂を用いることができる。そこで、
絶縁被膜４０Ｂとは、エナメル樹脂及びその外層の熱可
塑性樹脂のことであり、これらの樹脂層を剥離して、コ
イル４０の両端部においては、導線４０Ａを露出させて
いる。絶縁被覆の剥離は、接続時の接合品質を安定させ
るためのものである。

【００２３】次に、図６を用いて、本実施形態による固
定子に用いる固定子コイルの形状について説明する。図
６は、本発明の第１の実施形態による固定子に用いる固
定子コイルの形状を示す平面図である。

【００２４】本実施形態においては、図３〜図５の工程
により、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、３種類の固
定子コイル４０Ｓ，４０Ｌ，４０Ｅを成形する。図６
（Ａ）に示す短コイル４０Ｓは、全長がＬ１のコイルで
ある。全長Ｌ１は、固定子コアの全長よりも僅かに長い
ものである。

【００２５】図６（Ｂ）に示す長コイル４０Ｌは、全長
がＬ２のコイルである。長コイル４０Ｌの全長Ｌ２は、
短コイル４０Ｓの全長Ｌ１より数ｍｍ程度長いものであ
る。長コイル４０Ｌの端部は、図１０用いて後述するよ
うに、短コイル４０Ｓの端部と接触するように、斜めに
曲げられる。例えば、コイル４０を挿入する固定歯部の
幅が１０ｍｍとして、曲げる角度が４５°の場合、（Ｌ
２−Ｌ１）は、４ｍｍ程度である。

【００２６】図６（Ｃ）に示す両端用コイル４０Ｅは、
Ｕ字形のコイルの一方の側の長さが、Ｌ２であり、他方
の側の長さがＬ３である。長さＬ３の方の直線部の端部
は、接続環５０と接続するために用いられる。（Ｌ３−
Ｌ２）は、数ｍｍ程度である。

【００２７】次に、図７を用いて、本実施形態による固
定子に用いる積層固定子コイルについて説明する。図７
は、本発明の第１の実施形態による固定子に用いる積層
固定子コイルを示す斜視図である。

【００２８】本実施形態では、所定巻回数を形成するた
め、図７で示すように、複数の固定子コイル４０Ｓ，４
０Ｌ，４０Ｅを積層して、積層固定子コイル４０Ｉを形
成している。積層固定子コイル４０Ｉは、２個の両端用
固定子コイル４０Ｅと、ｎ個の長コイル４０Ｌと、（ｎ
＋１）個の短コイル４０Ｓを積層して形成される。ｎ個
の長コイル４０Ｌと、（ｎ＋１）個の短コイル４０Ｓを
交互に積層すると、短コイル４０Ｓが長コイル４０Ｌよ
り１個多いため、両側に短コイル４０Ｓが位置する。さ
らに、その両側に、両端用コイル４０Ｅを積層すること
により、積層固定子コイル４０Ｉが積層形成される。な
お、各コイルの端部は斜めに切断されているものである
が、図示は省略している。

【００２９】３種類のコイル４０Ｓ，４０Ｌ，４０Ｅを
積層した上で、スロットに挿入されるコイル部分のみ、
絶縁物にて外装して、固定する。これによって、積層固
定された積層コイル４０Ｉは、一体的に取り扱うことが
できるため、固定子スロットへの挿入が容易となる。な
お、積層状態で固定することなく、固定子スロットに挿
入してもよく、また、３種類の固定子コイル４０Ｓ，４
０Ｌ，４０Ｅを、１個ずつ、固定子スロットに挿入しな
がら、固定子スロット内で積層状態にしてもよいもので
ある。

【００３０】次に、図８〜図１１を用いて、本実施形態
による固定子に用いる巻線固定子コイルの成形方法につ
いて説明する。図８及び図９は、本発明の第１の実施形
態による固定子に用いる巻線固定子コイルの成形方法を
示す図であり、それぞれ、本発明の第１の実施形態によ
る固定子に用いる巻線固定子コイルの成形時の状態を示
す部分拡大側面図である。

【００３１】図８及び図９は、固定子コア２０の固定子
歯部２４を挟んで、積層固定子コイル４０Ｉが挿入され
た状態を、固定子コイル４０Ｉの反Ｕ字側端部見た状態
を示している。なお、ここでは、説明の都合上、積層固
定子コイル４０Ｉは、２個の両端用固定子コイル４０Ｅ
１，４０Ｅ２と、１個の長コイル４０Ｌ１と、２個の短
コイル４０Ｓ１，４０Ｓ２を積層して形成されているも
のとする。また、図８及び図９に示す状態では、各固定
子コイル４０Ｅ１，４０Ｅ２，４０Ｌ１，４０Ｓ１，４
０Ｓ２の間には、隙間があるように図示しているが、実
際には、各コイル４０Ｅ１，４０Ｅ２，４０Ｌ１，４０
Ｓ１，４０Ｓ２は接触して積層されているものである
が、説明がわかりやすいように、各コイル間に隙間があ
るように図示している。

【００３２】図示するように、長コイル４０Ｌ１は、２
個の短コイル４０Ｓ１，４０Ｓ２に挟まれて積層され、
さらに、両側には、両端用固定子コイル４０Ｅ１，４０
Ｅ２が積層される。ここで、短コイル４０Ｓ１の反Ｕ字
側端部を、それぞれ、端部４０Ｓ１−１，４０Ｓ１−２
とする。また、短コイル４０Ｓ２の反Ｕ字側端部を、そ
れぞれ、端部４０Ｓ２−１，４０Ｓ２−２とする。ま
た、長コイル４０Ｌ１の反Ｕ字側端部を、それぞれ、端
部４０Ｌ１−１，４０Ｌ１−２とする。さらに、両端用
コイル４０Ｅ１の反Ｕ字側端部は、図６（Ｃ）に示すよ
うに、長い側の端部と短い側の端部があるが、長い側の
端部を端部４０Ｅ１−Ｌとし、短い側の端部を端部４０
Ｅ１−Ｓとする。また、両端用コイル４０Ｅ２の反Ｕ字
側端部の内、長い側の端部を端部４０Ｅ２−Ｌとし、短
い側の端部を端部４０Ｅ２−Ｓとする。

【００３３】図６（Ａ），（Ｂ）において説明したよう
に、長コイル４０Ｌは、短コイル４０Ｓよりも長いの
で、図９に示すように、長コイル４０Ｌ１の一方の端部
４０Ｌ１−１を短コイル４０Ｓ１の一方の端部４０Ｓ１
−２の方に折り曲げ、互いに接触するようにする。ま
た、長コイル４０Ｌ１の他方の端部４０Ｌ１−２を短コ
イル４０Ｓ２の一方の端部４０Ｓ２−１の方に折り曲
げ、互いに接触するようにする。

【００３４】また、図６（Ｂ），（Ｃ）に示したよう
に、両端用コイル４０Ｅ１の短い方の端部側の長さは、
長コイル４０Ｌ１の長さＬ２と等しいので、両端用コイ
ル４０Ｅ１の短い方の端部４０Ｅ１−Ｓを短コイル４０
Ｓ１の他方の端部４０Ｓ１−１の方に折り曲げ、互いに
接触するようにする。また、両端用コイル４０Ｅ２の短
い方の端部４０Ｅ２−Ｓを短コイル４０Ｓ２の他方の端
部４０Ｓ２−２の方に折り曲げ、互いに接触するように
する。

【００３５】そして、端部４０Ｌ１−１と端部４０Ｓ１
−２，端部４０Ｌ１−２と端部４０Ｓ２−１，端部４０
Ｅ１−Ｓと端部４０Ｓ１−１，端部４０Ｅ２−Ｓと端部
４０Ｓ２−２とを、溶接等によって接続固定する。

【００３６】次に、図１０及び図１１を用いて、本実施
形態による固定子に用いる巻線固定子コイルの形状につ
いて説明する。図１０は、本発明の第１の実施形態によ
る固定子に用いる巻線固定子コイルの形状を示す図であ
り、図９のＡ矢視断面図である。図１１は、本発明の第
１の実施形態による固定子に用いる巻線固定子コイルの
形状を示す斜視図である。なお、図１〜図９と同一符号
は、同一部分を示している。

【００３７】図１０は、固定子１０をスロット２２部で
軸方向に切断した状態を示している。図１０に示すよう
に、固定子コイル４０は、絶縁物３０を介して、固定子
歯部２４を挟むように隣接するスロット２２Ａと２２Ｂ
に挿入し、固定子コイル４０の反Ｕ字側端部を交互に折
り曲げ接続することにより、一巻閉回路コイルを構成し
ている。

【００３８】両端用コイル４０Ｅ２の短い方の端部４０
Ｅ２−Ｓは、短コイル４０Ｓ２の他方の端部４０Ｓ２−
２の方に折り曲げ、互いに接触させた後、溶接固定され
る。長コイル４０Ｌ１の他方の端部４０Ｌ１−２を短コ
イル４０Ｓ２の一方の端部４０Ｓ２−１の方に折り曲
げ、互いに接触させた後、溶接固定される。短コイル４
０Ｓ及び長コイル４０Ｌは、上述したように、通常のエ
ナメル電線の外周（言い換えると上層）に電気絶縁性を
有する熱可塑性樹脂を焼付けた自己融着エナメル電線を
用いている。自己融着エナメル電線は、軟化点まで加熱
すると、熱可塑性樹脂が軟化し溶け出して周辺にある複
数コイルや絶縁物を固着させる機能がある。そこで、コ
イルをスロットに挿入した後、たとえば，ＴＩＧ溶接に
より接続部を接合すると、溶接時の熱によって、コイル
４０Ｌ，４０Ｓが加熱され、熱可塑性樹脂の軟化温度以
上に達すると軟化融解し、周辺コイルやスロット内にあ
る絶縁物が一体になって固着する。したがって、ワニス
処理をしなくとも充分な電気絶縁性と機械的接着強度を
有する固定子が得ることができる。

【００３９】両端用コイル４０Ｅ１，４０Ｅ２の長い方
の端部４０Ｅ１−Ｌ，４０Ｅ２−Ｌは溶接部分よりも長
く、突出した状態となっている。これらの端部は、巻回
コイルの巻始め、巻終わりに相当し、後述するように、
接続環６０と接続するために用いられる。

【００４０】図１１では、積層固定子コイル４０Ｉは、
２個の両端用固定子コイル４０Ｅ１，４０Ｅ２と、４個
の長コイル４０Ｌと、５個の短コイル４０Ｓを積層し
て、１３個のコイルを積層し、端部を溶接接続して、巻
回数が１３のコイルを形成した状態を示している。な
お、両端用コイル４０Ｅ１，４０Ｅ２の長い方の端部４
０Ｅ１−Ｌ，４０Ｅ２−Ｌも、折り曲げているが、これ
は、接続環との接続を容易にするためであり、接続環の
形状によっては、図１０に示したままのように、端部４
０Ｅ１−Ｌ，４０Ｅ２−Ｌの折り曲げを不要とすること
もできる。

【００４１】図９に示したように、溶接固定する箇所
は、例えば、端部４０Ｌ１−１と端部４０Ｓ１−２，端
部４０Ｅ１−Ｓと端部４０Ｓ１−１との間には、端部４
０Ｌ１−２を折り曲げるようにしているため、各コイル
が接触しているとしても、溶接固定する部分の間には、
コイル１個分の隙間が形成される。従って、溶接部同士
が接触して短絡することを容易に防止することができ、
絶縁性を向上することができる。すなわち、積層したコ
イル４０の反Ｕ字側開口端では、折り曲げるコイル同士
が干渉しないようにコイル１本分ずれるように成形して
いる。

【００４２】次に、図１２を用いて、本実施形態による
固定子に用いる接続環の構成について説明する。図１２
は、本発明の第１の実施形態による固定子に用いる接続
環の構成を示す平面図である。

【００４３】ここで、接続環５０は、３相のＹ結線で構
成したもので説明する。接続環５０には、渡り線５２が
取り付けられている。渡り線５２の両端部には、開口５
２Ａ，５２Ｂが設けられている。そして、開口５２に
は、３スロットおきに、積層コイル４０の両端部４０Ｅ
１−Ｌ，４０Ｅ２−Ｌと交互に接続することで、Ｕ相，
Ｖ相，Ｗ相が形成される。また、中性線５４は、渡り線
５２にて、積層コイルの巻き終わりに相当する端部を接
続することで形成される。なお、渡り線５２及び中性線
５４は、耐熱樹脂にインサート成形し、一体成形された
接続環５０を構成する。この接続環５０を、固定子コイ
ル４０に接続して、固定子１０を所望の接続に構成す
る。

【００４４】ここで、図１３を用いて、本実施形態によ
る固定子における固定子コイルと接続環の接続状態につ
いて説明する。図１３は、本発明の第１の実施形態によ
る固定子における固定子コイルと接続環の接続状態を示
す図であり、図１０と同一方向から図示している。図１
０と同一符号は、同一部分を示している。

【００４５】図８〜図１０に示したようにして巻回コイ
ルが形成されると、両端用コイル４０Ｅ１，４０Ｅ２の
長い方の端部４０Ｅ１−Ｌ，４０Ｅ２−Ｌは、巻回コイ
ルの巻始め、巻終わりに相当するので、これらの端部
は、図１２に示した接続環５０の渡り線５２の両端の開
口５２Ａ，５２Ｂに挿入され、接続固定される。

【００４６】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、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
ロットに挿入し、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
るという構成にしているので、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く、高
温のコイルの冷却性も向上することができる。また、固
定子コイルとして自己融着エナメル電線を用いることに
より、ワニス処理をしなくても十分な電機絶縁性と機械
的接着強度を得ることができる。

【００４７】次に、図１４〜図１８を用いて、本発明の
第２の実施形態による回転電機の固定子の構成について
説明する。最初に、図１４及び図１５を用いて、本実施
形態による固定子に用いる固定子コイルの構成について
説明する。図１４及び図１５は、本発明の第２の実施形
態による回転電機の固定子に用いる固定子コイルの構成
を示す平面図及び側面図である。図１４（Ａ）は、本実
施形態による屈曲成形加工前の固定子コイルの側面図を
示し、図１４（Ｂ）は、本実施形態による固定子コイル
の平面図を示している。図１５（Ａ）は、本実施形態に
よる屈曲成形加工後の固定子コイルの側面図を示し、図
１５（Ｂ）は、本実施形態による固定子コイルの平面図
を示している。

【００４８】図１４（Ｂ）に示すように、本実施形態に
よる屈曲成形加工前の固定子コイル４０Ｘは、Ｕ字形状
をしている。なお、詳細な図示は省略しているが、図５
に示した固定子コイル４０と同様に、固定子コイル４０
Ｘの両端部は、斜めに切断されており、さらに、両端部
の絶縁被覆は剥離されているものである。

【００４９】次に、図１４に示した固定子コイル４０Ｘ
に対して、屈曲成形加工を施して、図１５に示すような
形状の固定子コイル４０Ｗとする。固定子コイル４０Ｗ
は、特に、図１５（Ａ）に示すように、屈曲部４０Ｗ１
が形成されている。屈曲部４０Ｗ１は、Ｕ字形の固定子
コイル４０ＷのＵ字側の中央部に設けられている。従っ
て、固定コイル４０Ｗの２つの直線部４０Ｗ２，４０Ｗ
３は、段違いの平行状態となっている。

【００５０】次に、図１６を用いて、本実施形態による
回転電機の固定子の構成について説明する。図１６は、
本発明の第２の実施形態による回転電機の固定子に用い
るの構成を要部背面図である。

【００５１】図示するように、図１５に示した屈曲成形
加工された固定子コイル４０Ｗは、複数個が積層され
て、固定子コア２０の固定子歯部２４を挟み込みよう
に、固定子スロット部に挿入される。

【００５２】次に、図１７及び図１８を用いて、本実施
形態による回転電機の固定子の構成について説明する。
図１７及び図１８は、本発明の第２の実施形態による固
定子に用いる巻線固定子コイルの成形方法を示す図であ
り、それぞれ、本発明の第２の実施形態による固定子に
用いる巻線固定子コイルの成形時の状態を示す部分拡大
側面図である。

【００５３】図１７及び図１８は、固定子コア２０の固
定子歯部２４を挟んで、積層固定子コイル４０Ｉ’が挿
入された状態を、固定子コイル４０Ｉ’の反Ｕ字側端部
見た状態を示している。積層固定子コイル４０Ｉ’は、
図１５に示した屈曲成形された固定子コイル４０Ｗを積
層したものである。そして、図１６に図示するものを、
紙面を裏側から見た場合の模式的な状態を示している。

【００５４】なお、ここでは、説明の都合上、積層固定
子コイル４０Ｉ’は、２個の両端用固定子コイル４０
Ｅ’１，４０Ｅ’２と、１個の長コイル４０Ｌ’１と、
２個の短コイル４０Ｓ’１，４０Ｓ’２を積層して形成
されているものとする。また、図１７及び図１８に示す
状態では、各固定子コイル４０Ｅ’１，４０Ｅ’２，４
０Ｌ’１，４０Ｓ’１，４０Ｓ’２の間には、隙間があ
るように図示しているが、実際には、各コイル４０Ｅ’
１，４０Ｅ’２，４０Ｌ’１，４０Ｓ’１，４０Ｓ’２
は接触して積層されているものであるが、説明がわかり
やすいように、各コイル間に隙間があるように図示して
いる。

【００５５】図示するように、長コイル４０Ｌ’１は、
２個の短コイル４０Ｓ’１，４０Ｓ’２に挟まれて積層
され、さらに、両側には、両端用固定子コイル４０Ｅ’
１，４０Ｅ’２が積層される。ここで、短コイル４０
Ｓ’１の反Ｕ字側端部を、それぞれ、端部４０Ｓ’１−
１，４０Ｓ’１−２とする。また、短コイル４０Ｓ’２
の反Ｕ字側端部を、それぞれ、端部４０Ｓ’２−１，４
０Ｓ’２−２とする。また、長コイル４０Ｌ’１の反Ｕ
字側端部を、それぞれ、端部４０Ｌ’１−１，４０Ｌ’
１−２とする。さらに、両端用コイル４０Ｅ’１の反Ｕ
字側端部は、図６（Ｃ）に示したものと同様に、長い側
の端部と短い側の端部があるが、長い側の端部を端部４
０Ｅ’１−Ｌとし、短い側の端部を端部４０Ｅ’１−Ｓ
とする。また、両端用コイル４０Ｅ’２の反Ｕ字側端部
の内、長い側の端部を端部４０Ｅ’２−Ｌとし、短い側
の端部を端部４０Ｅ’２−Ｓとする。

【００５６】図６（Ａ），（Ｂ）において説明したもの
と同様に、長コイル４０Ｌ’は、短コイル４０Ｓ’より
も長いので、図１８に示すように、長コイル４０Ｌ’１
の一方の端部４０Ｌ’１−１を短コイル４０Ｓ’１の一
方の端部４０Ｓ’１−２の方に折り曲げ、互いに接触す
るようにする。また、長コイル４０Ｌ’１の他方の端部
４０Ｌ’１−２を短コイル４０Ｓ’２の一方の端部４０
Ｓ’２−１の方に折り曲げ、互いに接触するようにす
る。

【００５７】また、図６（Ｂ），（Ｃ）に示したものと
同様に、両端用コイル４０Ｅ’１の短い方の端部側の長
さは、長コイル４０Ｌ’１の長さＬ２と等しいので、両
端用コイル４０Ｅ’１の短い方の端部４０Ｅ’１−Ｓを
短コイル４０Ｓ’１の他方の端部４０Ｓ’１−１の方に
折り曲げ、互いに接触するようにする。また、両端用コ
イル４０Ｅ’２の短い方の端部４０Ｅ’２−Ｓを短コイ
ル４０Ｓ’２の他方の端部４０Ｓ’２−２の方に折り曲
げ、互いに接触するようにする。

【００５８】そして、端部４０Ｌ’１−１と端部４０
Ｓ’１−２，端部４０Ｌ’１−２と端部４０Ｓ’２−
１，端部４０Ｅ’１−Ｓと端部４０Ｓ’１−１，端部４
０Ｅ’２−Ｓと端部４０Ｓ’２−２とを、溶接等によっ
て接続固定する。

【００５９】本実施形態においては、図８及び図９に示
した例と異なり、積層固定子コイル４０Ｉ’を構成する
固定子コイル４０Ｗは、屈曲成形加工したものである。
しかも、屈曲の程度を、固定子コイル４０Ｗの厚み分と
することにより、例えば、端部４０Ｅ’１−Ｓを直角方
向に折り曲げることによって、端部４０Ｓ’１−１と接
触することができる。即ち、図９に示したように、端部
４０Ｅ１−Ｓを隣り合う固定子コイルの方向に斜めに折
り曲げる必要が無く、折り曲げ加工を容易に行うことが
できるものである。

【００６０】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、コイルの絶縁性能を向上させることができるととも
に、高温のコイルの冷却性も向上することができる。ま
た、巻線コイル形成時の折り曲げ加工の作業性を向上す
ることができる。また、固定子コイルとして自己融着エ
ナメル電線を用いることにより、ワニス処理をしなくて
も十分な電機絶縁性と機械的接着強度を得ることができ
る。

【００６１】次に、図１９を用いて、本発明の第３の実
施形態による回転電機の固定子の構成について説明す
る。図１９は、本発明の第３の実施形態による回転電機
の固定子の構成を示す要部正面図である。

【００６２】本実施形態においては、固定子鉄心２０の
固定子鉄心歯部２４は、コア中心部側（内周側）の幅を
Ｗ１とし、コア外周側の幅をＷ２とすると、幅Ｗ２＞幅
Ｗ１としている。すなわち、固定子鉄心歯部２４は、外
径に近い部位を広く、内径に近い部位を狭くなるように
形成している。

【００６３】固定子鉄心歯部２４を挟むようにして、固
定子スロットには積層された固定子コイル４０Ｉ”が挿
入される。固定子コイル４０Ｉ”は、図５若しくは図１
５に示したようなＵ字状に成形されたコイルを積層した
ものである。固定子鉄心歯部２４の幅は内径側と外径側
が異なっているので、この幅に併せて、Ｕ字形状のコイ
ルの直線部分の間の幅も異なるように成形している。

【００６４】本実施形態によれば、コイルの絶縁性能を
向上させることができるとともに、高温のコイルの冷却
性も向上することができる。また、歯部の歯幅が幅Ｗ１
で一定のものと比較すると、歯部の幅が平均すると広が
ることになり、磁束密度が低下して、鉄損を減少するこ
とができる。また、固定子コイルとして自己融着エナメ
ル電線を用いることにより、ワニス処理をしなくても十
分な電機絶縁性と機械的接着強度を得ることができる。

【００６５】次に、図２０を用いて、本発明の第４の実
施形態による回転電機の固定子の構成について説明す
る。図２０は、本発明の第４の実施形態による回転電機
の固定子の構成を示す鳥瞰図である。

【００６６】固定子１０’は、固定子鉄心２０’と、コ
イル４０と、接続環５０とから構成されている。コイル
４０は、図２及び図４を用いて説明したように、Ｕ字形
状の平角線を積層したものであり、固定子鉄心２０’に
設けられたスロット２２’の中に、図示の右側から挿入
されている。

【００６７】固定子鉄心２０’は、円環状のコアバック
部から内周方向に延びる複数の歯部２４’を有してい
る。隣接する歯部２４’の間に、スロット２２’が形成
されている。ここで、スロット２２’は、図２に示した
スロット２２とは形状が異なっている。即ち、図２に示
したスロット２２は、固定子鉄心２０の軸方向と平行に
形成されている。それに対して、スロット２２’は、軸
方向にスキューした形状，即ち、軸方向に捻った形状と
なっている。固定子鉄心２０’は、コアバック部と歯部
が一体的に打ち抜き成形された薄板部材を積層して形成
されている。スキューした形状のスロット２２’は、薄
板部材を積層する際、僅かずつ、円周方向に角度をずら
して積層することにより、形成することができる。積層
したコイル４０’をスロット２２’に挿入することによ
り、コイル４０’もスロット２２’のスキューにならっ
て、捻られて挿入される。なお、予めスロットスキュー
に適応した形状にスキュー成形した積層コイルをスロッ
ト軸方向より挿入することで、スキューした固定子を形
成するようにしてもよいものである。

【００６８】コイル４０の反Ｕ字側端部は、折り曲げた
上で、隣り合う平角線同士を接続することにより、所定
の巻回数の巻線状となっている。また、巻線形状となっ
たコイル４０の２つの端部は、接続環５０によって接続
され、３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）をＹ結線されている。

【００６９】本実施形態によれば、コイルの絶縁性能を
向上させることができるとともに、高温のコイルの冷却
性も向上することができる。また、同期機の問題である
コキングトルクを解消することもできる。また、固定子
コイルとして自己融着エナメル電線を用いることによ
り、ワニス処理をしなくても十分な電機絶縁性と機械的
接着強度を得ることができる。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、回転電機の固定子コイ
ルの絶縁性能や冷却性が向上するとともに、ワニス処理
をしなくても十分な電機絶縁性と機械的接着強度を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による回転電機の固定
子の全体構成を示す正面図である。

【図２】図２は、本発明の第１の実施形態による回転電
機の固定子の組み付け状態を示す鳥瞰図である。

【図３】本発明の第１の実施形態による固定子に用いる
固定子コイルの成形工程を示す工程図である。

【図４】本発明の第１の実施形態による固定子に用いる
固定子コイルの成形工程を示す工程図である。

【図５】本発明の第１の実施形態による固定子に用いる
固定子コイルの成形工程を示す工程図である。

【図６】本発明の第１の実施形態による固定子に用いる
固定子コイルの形状を示す平面図である。

【図７】本発明の第１の実施形態による固定子に用いる
積層固定子コイルを示す斜視図である。

【図８】本発明の第１の実施形態による固定子に用いる
巻線固定子コイルの成形方法を示す図である。

【図９】本発明の第１の実施形態による固定子に用いる
巻線固定子コイルの成形方法を示す図である。

【図１０】本発明の第１の実施形態による固定子に用い
る巻線固定子コイルの形状を示す図である。

【図１１】図１１は、本発明の第１の実施形態による固
定子に用いる巻線固定子コイルの形状を示す斜視図であ
る。

【図１２】本発明の第１の実施形態による固定子に用い
る接続環の構成を示す平面図である。

【図１３】本発明の第１の実施形態による固定子におけ
る固定子コイルと接続環の接続状態を示す図である。

【図１４】本発明の第２の実施形態による回転電機の固
定子に用いる固定子コイルの構成を示す平面図及び側面
図である。

【図１５】本発明の第２の実施形態による回転電機の固
定子に用いる固定子コイルの構成を示す平面図及び側面
図である。

【図１６】本発明の第２の実施形態による回転電機の固
定子に用いるの構成を要部背面図である。

【図１７】本発明の第２の実施形態による固定子に用い
る巻線固定子コイルの成形方法を示す図である。

【図１８】本発明の第２の実施形態による固定子に用い
る巻線固定子コイルの成形方法を示す図である。

【図１９】本発明の第３の実施形態による回転電機の固
定子の構成を示す要部正面図である。

【図２０】本発明の第４の実施形態による回転電機の固
定子の構成を示す鳥瞰図である。

【符号の説明】

１０…固定子 ２０…固定子鉄心 ２２…スロット ２４…固定子鉄心歯部 ３０…スロット絶縁物 ４０…固定子コイル ５０…接続環 ５２…渡り線 ５４…中性線渡り部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 嘉己 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 Ｆターム(参考） 5H002 AA07 AA08 AE06 AE07 5H603 AA03 AA09 AA11 BB01 BB09 BB12 CA01 CA05 CB01 CC04 CC17 CD22 CE01 EE01 FA18 FA22 5H604 AA02 AA05 AA08 BB01 BB10 BB14 CC01 CC05 CC14 DA14 DB03 DB19 PB01 PB02 PB03

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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
   コイルを有する回転電機の固定子において、 上記固定子コイルは、エナメル導線の外周に熱可塑性樹
   脂を焼き付けた自己融着線からなり、 上記固定子コイルは、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、上記固定子歯部を挟んで隣接す
   るスロットに挿入し、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
   を得るものであることを特徴とする回転電機の固定子。
2. 【請求項２】請求項１記載の回転電機の固定子におい
   て、 上記固定子コイルを構成するＵ字コイルは、短コイル
   と、この短コイルよりＵ字形状の直線部が長い長コイル
   と、Ｕ字形状の２つの直線部の内、一方の直線部の長さ
   が長コイルと等しく、他方の直線部の長さが長コイルよ
   りも長い端面用コイルとから構成され、 ｎ個の長コイルと、ｎ＋１個の短コイルを交互に積層
   し、さらに、長コイルと短コイルの積層されたものの両
   端面に端面用コイルを積層し、 長コイルの端部及び端面用コイルの短い側の端部を隣接
   する短コイルの端部側に折り曲げた後、接続することを
   特徴とする回転電機の固定子。
3. 【請求項３】請求項１記載の回転電機の固定子におい
   て、 Ｕ字コイルは、Ｕ字側の部分を屈曲成形し、直線部分が
   段違いに形成されていることを特徴とする回転電機の固
   定子。
4. 【請求項４】請求項１記載の回転電機の固定子におい
   て、 上記固定子コイルは、積層されたＵ字コイルを固定して
   形成されていることを特徴とする回転電機の固定子。
5. 【請求項５】請求項１記載の回転電機の固定子におい
   て、 上記固定子鉄心歯部は、外周側の幅が内周側の幅よりも
   広く構成され、 上記固定子コイルは、この固定子鉄心歯部の幅に対応し
   た幅を有することを特徴とする回転電機の固定子。
6. 【請求項６】請求項１記載の回転電機の固定子におい
   て、 上記固定子鉄心のスロットは、軸方向にスキューしてお
   り、 上記積層されたＵ字コイルは、このスキューしたスロッ
   トにならって挿入されることを特徴とする回転電機の固
   定子。
7. 【請求項７】請求項６記載の回転電機の固定子におい
   て、 上記積層されたＵ字コイルは、予め、スキューしたスロ
   ットにあわせてスキューして形成されていることを特徴
   とする回転電機の固定子。