JP2016092971A - 固定子巻線の製造方法、固定子巻線、固定子および回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル占積率が高められる固定子巻線の製造方法、固定子巻線、固定子および回転電機を提供することである。
【解決手段】固定子巻線の製造方法において、連続する導体線をＮ周分巻き付ける巻付工程（Ｓ１）と、巻き付け工程によって巻き付けたＮ周分の導体線について、スロットに収容されずに固定子鉄心の端面から突出する複数のコイルエンド部を、円周上に配置された複数の成形型を用いて成形するコイルエンド部成形工程（Ｓ２）と、成形型でコイルエンド部を保持した状態のまま、全ての成形型を径方向に移動させて導体線を円形状に成形する円形状成形と、隣り合う成形型どうしを軸方向であって互いに反対方向に移動させてスロットに収容される複数のスロット収容部を成形するスロット収容部成形とを全部または一部で同時並行して行う三次元成形工程（Ｓ３）とを有する。三次元で成形するので、コイル占積率が高められる。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定子鉄心に設けられる複数のスロットに対して巻き回される固定子巻線の製造方法、固定子巻線、固定子および回転電機に関する。

従来では、絶縁被覆導体線を曲げてスロット収容導体部およびコイルエンド導体部を交互に作製する周方向展開ステータコイルの製造方法に関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。この技術によれば、金型ペアを少なくとも３ペア配置したうえで、金型ペアを互いに近づく方向に移動させてコイルエンド導体部を形成する動作と、金型ペアを絶縁被覆導体線の長手方向と直角方向へ移動させつつ絶縁被覆導体線の長手方向へ移動させる動作を同時に行ってスロット収容導体部を形成する動作と行う。

特開２００９−１９４９９４号公報

しかし、特許文献１に記載の技術は、主に金型ペア（上型と下型）を用いて絶縁被覆導体線を直角に曲げてスロット収容導体部を成形する方法である。そのため、コイルエンド導体部は、スロット収容導体部の成形とは別個の工程で成形する必要がある。よって、固定子巻線の成形に工数と時間を要するという問題がある。

また、特許文献１に記載の技術では、絶縁被覆導体線の長手方向への移動と、金型ペアによるスロット収容導体部の成形と繰り返し行う。絶縁被覆導体線が複数周となるようにスロット収容導体部を成形してゆくと、製造公差範囲内で製造を行ったとしても、コイルピッチ（スロット収容導体部の間隔）の誤差が累積される。さらに、スロット収容導体部とコイルエンド導体部とが成形された絶縁被覆導体線をスロットに収容するように巻き回す際には、既にスロット収容導体部とコイルエンド導体部とが成形されているため、絶縁被覆導体線に内部応力が生じる。コイルピッチの誤差累積や内部応力の影響を受け、同一のスロットに収容される複数のスロット収容導体部は少なからず周方向のずれが生じる。よってスロット収容導体部とスロット内面との間は、スロット収容導体部の周方向のずれを考慮して、クリアランスに余裕を持たせる必要がある。したがって、スロット内にコイル（スロット収容導体部）が占めるコイル占積率が低いという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、第１の目的はコイル占積率を高めることである。第２の目的は、固定子巻線の成形に要する工数と時間を低減することである。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、固定子鉄心に設けられる複数のスロットに対して巻き回される固定子巻線の製造方法において、連続する導体線をＮ周分（Ｎは２以上の整数）巻き付ける巻付工程と、前記巻付工程によって巻き付けたＮ周分の前記導体線について、前記スロットに収容されずに前記固定子鉄心の端面から突出する複数のコイルエンド部を、円周上に配置された複数の成形型を用いて成形するコイルエンド部成形工程と、前記成形型で前記コイルエンド部を保持した状態のまま、全ての前記成形型を径方向（具体的には中心方向）に移動させて前記導体線を円形状に成形する円形状成形と、隣り合う前記成形型どうしを軸方向（もしくは上下方向）であって互いに反対方向に移動させて前記スロットに収容される複数のスロット収容部を全部または一部で成形するスロット収容部成形とを同時並行して行う三次元成形工程とを有することを特徴とする。

この構成によれば、巻付工程によって巻き付けられたＮ周分の導体線は、コイルエンド部成形工程によって複数のコイルエンド部が成形され、さらに三次元成形工程によって複数のスロット収容部が成形される。三つの工程で固定子巻線が製造されるので、固定子巻線の成形に要する工数と時間を低減することができる。三次元成形工程は、成形型でコイルエンド部を保持した状態のままで円形状成形とスロット収容部成形を同時並行して行う。よって、円形状成形とスロット収容部成形が同時に成形されるので、スロットに収容されるスロット収容部の周方向のずれを最小限に抑えることができ、クリアランスも少なく抑えられてコイル占積率を高めることができる。

第２の発明は、固定子鉄心に設けられる複数のスロットに対して巻き回され、前記スロットに収容される一以上のスロット収容部と、前記スロットに収容されずに前記固定子鉄心から突出する一以上のコイルエンド部とを有する固定子巻線において、前記コイルエンド部は、前記コイルエンド部の端部に連続する前記スロット収容部が同じ層の前記スロットに収容されるように曲げられる第１クランク部位および第２クランク部位、または、前記コイルエンド部の端部に連続する前記スロット収容部が異なる層の前記スロットに収容されるように曲げられる第１クランク部位および第２クランク部位を有し、前記コイルエンド部と前記スロット収容部との境界は、Ｎ周分（Ｎは２以上の整数）について径方向に直線状に並ぶことを特徴とする。

この構成によれば、Ｎ周分の固定子巻線はコイルエンド部とスロット収容部との境界が径方向に直線状に並ぶ。よって、スロットに収容されるスロット収容部の周方向のずれを最小限に抑えることができ、クリアランスも少なく抑えられてコイル占積率を高めることができる。

第３の発明は、固定子において、請求項１から３のいずれか一項に記載の固定子巻線の製造方法によって製造された固定子巻線、あるいは請求項４に記載の固定子巻線のうちで、一以上の固定子巻線が前記スロットに巻き回されることを特徴とする。

この構成によれば、コイル占積率が高められる固定子を提供することができる。

第４の発明は、回転電機において、請求項５に記載の固定子と、回転子とを有することを特徴とする。

この構成によれば、コイル占積率が高められる固定子を備えるので、同一体格であれば性能が向上する回転電機を提供することができる。

なお、「固定子巻線」は「ステータコイル」や「コイル」とも呼ぶ。「導体線」は、導電材（線材）を絶縁性被膜で覆うか否かを問わず、断面形状を問わない。「層」は、スロット内に収容される固定子巻線（スロット収容部）の階層（周回）である。例えば、内径側から外径側に向かって１層，２層，３層，…と増やしたり、外径側から内径側に向かって１層，２層，３層，…と増やしたりする。層の数である「層数」は、スロットの形状（大きさ）に依存するものの、任意の数を設定してよい。円形状成形とスロット収容部成形との「同時並行」には、三次元成形工程において成形する期間の全部に限らず、期間の一部を含む。「巻き回す」ことを、「巻装」や「巻回」とも呼ぶ。「回転電機」は、は回転する部位（例えば軸やシャフト等）を有する機器であれば任意である。例えば、発電機，電動機，電動発電機等が該当する。「コイル占積率」は、スロット内を固定子巻線（具体的にはスロット収容部）が占める面積の比率である。

固定子巻線の製造処理の一例を示すフローチャート図である。 巻付工程の一例を模式的に示す斜視図である。 巻付体の一例を模式的に示す斜視図である。 図３に示すIV部を拡大して示す平面図である。 コイルエンド部成形工程の一例を模式的に示す斜視図である。 成形型と導体線（巻付体）との関係例を示す平面図である。 三次元成形工程の一例を模式的に示す斜視図である。 成形型の移動制御例を示すグラフ図である。 成形完了時の状態を示す斜視図である。 コイルエンド部とスロット収容部との境界を示す斜視図である。 成形体の一例を示す斜視図である。 成形体の一例を示す平面図である。 図１２に示すXIII部を拡大して示す斜視図である。 図１３に示すXIV方向から見た側面図である。 固定子鉄心のスロットに収容する例を示す平面図である。 図１２に示すXVI部を拡大して示す斜視図である。 図１６に示すXVII方向から見た側面図である。 固定子鉄心のスロットに収容する例を示す平面図である。 成形体を束ねる過程を模式的に示す斜視図である。 成形体を束ねる過程を模式的に示す斜視図である。 成形体を束ねる過程を模式的に示す斜視図である。 成形体を束ねる過程を模式的に示す斜視図である。 複数の成形体を束ねた状態を模式的に示す斜視図である。 固定子巻線の構成例を模式的に示す斜視図である。 固定子の構成例を模式的に示す斜視図である。 固定子の構成例を模式的に示す平面図である。 スロットに収容される固定子巻線の状態を模式的に示す平面図である。 回転電機の構成例を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的に接続することを意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。符号の英文字は大文字と小文字とで別の要素を意味する。例えば、図５に示す成形型１４Ａと凸状成形部材１４ａは別の要素である。「外径側」は径方向における外側や外周側を意味し、「内径側」は径方向における内側や内周側を意味する。

図１に示す固定子巻線の製造処理は、巻付工程（Ｓ１）、コイルエンド部成形工程（Ｓ２）、三次元成形工程（Ｓ３）などを有する。固定子巻線は、分かり易くするために工程に応じて、導体線１２、巻付体１３、成形体１５、巻線体１７、固定子巻線１８などと称する。以下では、各工程について簡単に説明する。

（巻付工程；Ｓ１）
巻付工程では、図２に示す巻付装置１１を用いて、連続する導体線１２を矢印Ｄ１方向に沿って渦巻状（螺旋状）にＮ周分巻き付ける。巻き付けにあたっては、元の形状に戻ろうとするスプリングバック量を考慮して行う。導体線１２は、Ｎ周分に対応する長さで予め切断してもよく、Ｎ周分を巻き付けてから切断してもよい。巻数となるＮは、２以上の整数で任意に設定してよい。

本形態では、断面が長方形状となる平角線を導体線１２に適用する。巻数は、３周分（Ｎ＝３）を適用する。後述する図２７（Ａ）に示すスロット１６ｂに収容する固定子巻線１８（導体線１２）の数、すなわち層数Ｍは６である（Ｍ＝６）。層数Ｍは偶数を設定するとよい。よって巻数Ｎと層数Ｍとの関係は、Ｎ＝Ｍ／２を満たす。

巻付装置１１によってＮ周分が巻き付けられた導体線１２を「巻付体１３」とする。巻付体１３は、図３に示すように中心Ｐｃから半径Ｒ２の円形状をなし、図４に示すように導体線１２の相互間は径方向に隙間Ｇが設けられる。半径Ｒ２は任意に設定してよい。

（コイルエンド部成形工程；Ｓ２）
コイルエンド部成形工程は、成形装置に備える複数の成形型１４を用いて巻付体１３にコイルエンド部を成形する。成形型１４の数は、目的とするコイルエンド部の数に応じて任意に設定してよい。本形態では、図５に示すように放射状に配置される１６組の成形型１４を用いる。各組の成形型１４は、金型ペアの凸状成形部材１４ａと凹状成形部材１４ｂとで構成され、図６に示すように巻付体１３（Ｎ周分の導体線１２）に対してコイルエンド部を同時に成形する。凸状成形部材１４ａは、成形を行う面が凸状になっている。凹状成形部材１４ｂは、成形を行う面が凹状になっている。凸状成形部材１４ａと凹状成形部材１４ｂとを噛み合わせて、巻付体１３にコイルエンド部１５ｄ（図１３，図１６を参照）を成形する。

なお、本形態で用いる複数組の成形型１４には、成形面の形状が異なる二種類の成形型１４がある。一種類は、コイルエンド部１５ｄの両端に連続するスロット収容部１５ａが同じ層（Ｌ層）となる形状（図１３を参照）を成形する成形型１４である。もう一種類は、コイルエンド部１５ｄの両端に連続するスロット収容部１５ａが異なる層（Ｌ層とＬ±１層）となる形状（図１６を参照）を成形する成形型１４である。なお、層を示すＬは自然数であり、基数を「１」とする場合にはＬ±１＞０を満たすことを条件とする。

（三次元成形工程；Ｓ３）
三次元成形工程は、複数組の成形型１４でそれぞれに成形されるコイルエンド部１５ｄを保持した状態のまま、円形状成形とスロット収容部成形とを同時並行して行う。同時並行は、三次元成形工程における全部で行ってもよく、一部で行ってもよい。要するに、三次元成形工程によって巻付体１３が円形状に成形され、かつ、複数のスロット収容部１５ａが成形されればよい。

円形状成形は、図５に示す全ての成形型１４を、径方向移動（図７に示す径方向Ｄｃへの移動）させて、巻付体１３を円形状に変形させる成形である。径方向Ｄｃは、図３に示す中心Ｐｃに向う方向である。スロット収容部成形は、軸方向移動させてスロット１６ｂ（図１５，図１８を参照）に収容される複数のスロット収容部１５ａ（図１３，図１６を参照）を形作る成形である。軸方向移動は、隣り合う成形型１４どうしを軸方向であって、互いに反対方向となる移動である。図７に成形型１４の一例として示す成形型１４Ａ，１４Ｂの場合は、成形型１４Ａを矢印Ｄｕ方向に移動させ、成形型１４Ｂを矢印Ｄｄ方向に移動させる。矢印Ｄｕ方向と矢印Ｄｄ方向は軸方向に互いに反対方向である。

成形装置は、三次元成形工程を実行するために、全ての成形型１４について図８に示す特性線ＣＬを矢印Ｄ２に沿うように移動させる。図８には、隣り合う成形型１４どうしの相対移動距離を縦軸とし、径方向Ｄｃに向かって移動する距離を横軸とする。縦軸が大きくなるにつれてスロット収容部１５ａが成形され、横軸が小さくなるにつれて巻付体１３が円形状に成形される。三次元成形工程が実行されると、巻付体１３が半径Ｒ１の円形状になり、隣り合う成形型１４どうしで相対距離Ｈ１が生じる。半径Ｒ１は任意に設定してよく、例えば導体線１２の太さ（径）や固定子鉄心１６の大きさ等に応じて設定してもよい。成形完了時は、図９に示す成形体１５が成形される。

三次元成形工程を行う前は、図５に示すように隣り合う成形型１４どうしが周方向に離れているが、軸方向にはずれていない。これに対して三次元成形工程を行った後は、図９に示すようになる。すなわち全ての成形型１４は、成形体１５を挟むだけの距離に縮まって周方向に並んで円筒状になる。隣り合う成形型１４どうしは、スロット収容部１５ａを成形するだけの相対距離Ｈ１だけ交互に軸方向にずれる。

成形体１５（Ｎ周分の導体線１２）は、図７，図８に示すような成形型１４の移動によって成形されるため、複数の作用効果が得られる。第１に、成形体１５は、成形された形状を維持できる形状維持力が高く、成形時に生じる内部応力を極力抑制することができる。そのため、成形後は搬送時を含めて成形完了時の形状が維持される。第２に、図１０に示すように、コイルエンド部１５ｄとスロット収容部１５ａとの境界ＢＤは、Ｎ周分の導体線１２について径方向（図１０の前後方向）に直線状に並ぶ。言い換えると、スロット収容部１５ａが周方向（図１０の左右方向）でずれ難い。そのため、スロット１６ｂへの収容が容易に行え、ティース１６ａとの間のクリアランスを小さくすることができる。

上述した固定子巻線の製造処理によって製造される成形体１５は、斜視図で図１１に示し、平面図で図１２に示す。成形体１５は、図１３〜図１５に示すＵ字状成形部１５Ａと、図１６〜図１９に示すＵ字状成形部１５Ｂとを含む。

図１３に示すＵ字状成形部１５Ａは、コイルエンド部１５ｄから延びるスロット収容部１５ａが同じ層（Ｌ層）になるように成形される。すなわち図１４に示すように、コイルエンド部１５ｄの両端に設けられる第１クランク部位１５ｂの曲げ方向（矢印Ｄ３方向）と、第２クランク部位１５ｃの曲げ方向（矢印Ｄ４方向）が異なるように成形される。よって図１５に示すように、Ｕ字状成形部１５Ａのスロット収容部１５ａは、それぞれ固定子鉄心１６におけるスロット１６ｂの同じ層（Ｌ層）に収容される。スロット１６ｂは、固定子鉄心１６のティース１６ａ相互間に確保される空間である。

図１６に示すＵ字状成形部１５Ｂは、コイルエンド部１５ｄから延びるスロット収容部１５ａが異なる層（Ｌ層とＬ±１層）になるように成形される。すなわち図１７に示すように、コイルエンド部１５ｄの両端に設けられる第１クランク部位１５ｂの曲げ方向（矢印Ｄ５方向）と、第２クランク部位１５ｃの曲げ方向（矢印Ｄ５方向）が同じになるように成形される。よって図１８に示すように、Ｕ字状成形部１５Ｂのスロット収容部１５ａは、それぞれスロット１６ｂの異なる層（Ｌ層とＬ±１層）に収容される。

（固定子巻線の製造例）
上述した成形体１５を複数本用いて、複数相の固定子巻線１８（図２４を参照）を製造する例について図１９〜図２４を参照しながら説明する。本形態では、複数相を三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）とする。Ｕ相として用いる成形体１５を「Ｕ相成形体１５Ｕ」とし、Ｖ相として用いる成形体１５を「Ｖ相成形体１５Ｖ」とし、Ｗ相として用いる成形体１５を「Ｗ相成形体１５Ｗ」とする。図２０と図２１に示すピッチＰは、所定のスロット数（１以上で任意に設定する）に対応する間隔である。本形態では、ピッチＰを「１」とする例について説明する。

図１９に示すＵ相成形体１５Ｕに対して、Ｗ相成形体１５Ｗを重ねると図２０に示すような状態になる。Ｕ相成形体１５ＵとＶ相成形体１５Ｖは、ピッチＰだけずらす。図２０に示すＵ相成形体１５ＵおよびＶ相成形体１５Ｖに対して、さらにＷ相成形体１５Ｗを重ねると図２１に示すような状態になる。

Ｕ相成形体１５Ｕ，Ｖ相成形体１５Ｖ，Ｗ相成形体１５Ｗをそれぞれ２本ずつ用いて、６本を束ねた巻線体１７Ａを図２２に示す。Ｕ相成形体１５Ｕ，Ｖ相成形体１５Ｖ，Ｗ相成形体１５Ｗをそれぞれ４本ずつ用いて、１２本を束ねた巻線体１７Ｂを図２３に示す。巻線体１７Ｂは、２組の巻線体１７Ａが図２３の上下二段でずれている状態である。すなわち、各組の巻線体１７Ａは図４に示す隙間Ｇがあるため、互いに隙間Ｇを埋めるように配置する。スロット収容部１５ａやコイルエンド部１５ｄなどが同じ位置になるように２組の巻線体１７Ａをずらすと、図２４に示す固定子巻線１８が製造される。

（固定子の製造例）
上述した複数相の固定子巻線１８を用いて、固定子鉄心１６のスロット１６ｂに収容するように巻き回すと、図２５，図２６に示す固定子１９（ステータ）が製造される。固定子鉄心１６はドーナツ形状に成形される。スロット１６ｂに固定子巻線１８を収容する方法は問わない。

図２５に示す接続端子１８ｔ（端子群）は、外部装置（例えば図２８に示す制御装置１０５）との接続に用いられる固定子巻線１８の端部である。図示するように接続端子１８ｔを集中させることにより、外部装置との接続が容易に行える。

固定子１９について、固定子巻線１８が収容された状態のスロット１６ｂを図２７に示す。図２７に示すスロット１６ｂに収容する固定子巻線１８（導体線１２）の数（層数Ｍ）は６とする（Ｍ＝６）。固定子巻線１８は、複数本の成形体１５を束ねており（図２３，図２４を参照）、それぞれの成形体１５はコイルエンド部１５ｄとスロット収容部１５ａとの境界ＢＤが径方向に直線状に並んで周方向にずれ難い（図１０を参照）。そのため、固定子巻線１８とティース１６ａとのクリアランスを小さく抑制することができる。図２７（Ａ）に示すように、ティース１６ａの相互間距離であるスロット幅Ｗ１を小さく抑制できるので、コイル占積率を高めることができる。

なお比較のために、特許文献１に記載の技術を適用した場合の例を図２７（Ｂ）に示す。特許文献１に記載の技術では、固定子巻線１８が周方向にずれてしまうので、スロット１６ｂへの収容時に干渉するのを回避するべくクリアランスを大きく確保する必要がある。そのため、スロット幅Ｗ２は上記スロット幅Ｗ１よりも大きく（Ｗ２＞Ｗ１）ならざるを得ず、図２７（Ａ）の場合よりもコイル占積率が低くなる。

（回転電機の製造例）
上述した固定子１９や回転子１０２（ロータ）などをハウジング１０１内に組み付けることによって、図２８に示す回転電機１００を製造することができる。この回転電機１００は、インナロータ型電動発電機の一例である。

図２８に示す回転電機１００は、固定子１９や回転子１０２のほかに、ハウジング１０１，軸受１０３（ベアリング），回転軸１０６などを有する。

固定子１９は、上述したように製造された固定子巻線１８や、固定子鉄心１６などを有する。回転子１０２は、固定子１９の内径側にギャップを介して配置される。当該回転子１０２は、固定子１９との間で磁束が流れて回転すれば、どのように構成してもよい。回転軸１０６は、軸受１０３を介してハウジング１０１に回転自在に支持される。回転軸１０６は、回転子１０２に固定されるか、あるいは回転子１０２とともに一体成形される。いずれにせよ、回転軸１０６と回転子１０２は協働して回転する。ハウジング１０１は、フレームや筐体などを含み、固定子１９，回転子１０２，回転軸１０６などを収容できれば任意の形状・材料で成形してよい。

制御装置１０５は、回転電機１００（具体的には回転軸１０６）の回転を制御する装置であり、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit）やコンピュータなどが該当する。この制御装置１０５は、少なくとも電力を変換するインバータを含み、さらに電圧を変換するコンバータを含めてもよい。回転電機１００（具体的には図２５に示す接続端子１８ｔ）と制御装置１０５との間は、接続線１０４によって接続する。

回転電機１００に含まれる固定子１９はコイル占積率が高いので、同一の体格であれば磁束が多く流れるので性能も高めることができる。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。

上述した実施の形態では、導体線１２として平角線を適用する構成とした（図２を参照）。この形態に代えて、平角線以外の他の導体線を適用してもよい。他の導体線は、例えば、断面が円形状（楕円形状を含む）の丸線や、複数の細線を縒って成形されたリッツ線などが該当する。導体線１２の形態が相違するに過ぎず、上述した実施の形態と同様の工程によって固定子巻線１８，固定子１９，回転電機１００を製造できるので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、巻付工程において導体線１２を巻き付ける巻数（Ｎ周分）として、３周分（Ｎ＝３）を適用する構成とした（図４，図６を参照）。この形態に代えて、３以外であって２以上の整数を適用してもよい。単に巻数が相違するに過ぎず、上述した実施の形態と同様の工程によって固定子巻線１８，固定子１９，回転電機１００を製造できるので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、巻付体１３は中心Ｐｃから半径Ｒ２の円周状をなすように成形する構成とした（図３を参照）。この形態に代えて、円周状以外の他の形状で巻付体１３を成形してもよい。他の形状は、例えば楕円状や多角形状などが該当する。成形される巻付体１３の形状が相違するに過ぎず、上述した実施の形態と同様の工程によって固定子巻線１８，固定子１９，回転電機１００を製造できるので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、固定子鉄心１６はドーナツ形状（円筒状）で成形する構成とした（図２５，図２６を参照）。この形態に代えて、複数の分割鉄心部を固定して構成してもよい。分割鉄心部は扇形状に成形され、固定することで全体としてドーナツ形状（円筒状）になればよい。分割鉄心部の固定方法は問わず、フレーム（固定枠）の有無も問わない。固定子鉄心１６の形態が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、回転電機１００としてインナロータ型電動発電機で構成した（図２８を参照）。この形態に代えて、回転子１０２を固定子１９の外径側にギャップを介して配置されるアウタロータ型電動発電機で構成してもよい。インナロータ型やアウタロータ型に限らず、発電機で構成してもよく、電動機で構成してもよい。回転電機１００の形態が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

〔作用効果〕
上述した実施の形態および他の実施の形態によれば、以下に示す各効果を得ることができる。

（１）固定子巻線１８の製造方法において、連続する導体線１２をＮ周分巻き付ける巻付工程（Ｓ１）と、巻き付け工程によって巻き付けたＮ周分の導体線１２について、スロット１６ｂに収容されずに固定子鉄心１６の端面から突出する複数のコイルエンド部１５ｄを、円周上に配置された複数の成形型１４を用いて成形するコイルエンド部成形工程（Ｓ２）と、成形型１４でコイルエンド部１５ｄを保持した状態のまま、全ての成形型１４を径方向に移動させて導体線１２を円形状に成形する円形状成形と、隣り合う成形型１４どうしを軸方向であって互いに反対方向に移動させてスロット１６ｂに収容される複数のスロット収容部１５ａを成形するスロット収容部成形とを全部または一部で同時並行して行う三次元成形工程（Ｓ３）とを有する構成とした（図１〜図３，図５，図７，図８，図９を参照）。

上記（１）の構成によれば、巻付工程によって巻き付けられたＮ周分の導体線１２は、コイルエンド部成形工程によって複数のコイルエンド部１５ｄが成形され、さらに三次元成形工程によって複数のスロット収容部１５ａが成形される。三つの工程で固定子巻線１８が製造されるので、固定子巻線１８の成形に要する工数と時間を低減することができる。三次元成形工程は、成形型１４でコイルエンド部１５ｄを保持した状態のままで円形状成形とスロット収容部成形を同時並行して行う。よって、円形状成形とスロット収容部成形が同時に成形されるので、スロット１６ｂに収容されるスロット収容部１５ａの周方向のずれを最小限に抑えることができ、クリアランスも少なく抑えられてコイル占積率を高めることができる。

（２）巻付工程は、一のスロット１６ｂに収容する固定子巻線１８（導体線１２）の数をＭとすると、Ｎ＝Ｍ／２となるように導体線１２を巻き付ける構成とした（図４，図２７（Ａ）を参照）。この構成によれば、スロット１６ｂへの収容が容易に行える。

（３）三次元成形工程は、特性線Ｌ１（所定の特性線）に沿って、円形状成形を行う径方向移動と、スロット収容部成形を行う径方向移動とを行う構成とした（図７，図８を参照）。この構成によれば、三次元で成形するので、成形された形状を維持できる形状維持力が高く、成形時に生じる内部応力を極力抑制することができる。そのため、成形後は搬送時を含めて成形完了時の形状が維持される。また、コイルエンド部１５ｄとスロット収容部１５ａとの境界ＢＤは、Ｎ周分の導体線１２について径方向に直線状に並んで周方向にずれ難い（図１０を参照）。そのため、スロット１６ｂへの収容が容易に行え、ティース１６ａとの間のクリアランスを小さくすることができる。

（４）固定子巻線１８において、コイルエンド部１５ｄは、コイルエンド部１５ｄから延びるスロット収容部１５ａが同じ層（Ｌ）のスロット１６ｂに収容されるように曲げられる第１クランク部位１５ｂおよび第２クランク部位１５ｃ（図１３〜図１５を参照）、または、コイルエンド部１５ｄから延びるスロット収容部１５ａが異なる層（Ｌ±１）のスロット１６ｂに収容されるように曲げられる第１クランク部位１５ｂおよび第２クランク部位１５ｃ（図１６〜図１８を参照）を有し、コイルエンド部１５ｄとスロット収容部１５ａとの境界ＢＤは、Ｎ周分について径方向に直線状に並ぶ構成とした（図１０，図２５，図２６を参照）。この構成によれば、Ｎ周分の固定子巻線１８はコイルエンド部１５ｄとスロット収容部１５ａとの境界が径方向に直線状に並ぶ。よって、スロット１６ｂに収容されるスロット収容部１５ａの周方向のずれを最小限に抑えることができ、クリアランスも少なく抑えられてコイル占積率を高めることができる。

（５）固定子１９において、固定子巻線１８の製造方法（Ｓ１〜Ｓ３）によって製造された固定子巻線１８、あるいは上記（４）の特徴を有する固定子巻線１８のうちで、一以上の固定子巻線１８がスロット１６ｂに巻き回される構成とした（図１８を参照）。この構成によれば、コイル占積率が高められる固定子１９を提供することができる。

（６）回転電機１００は、固定子１９と回転子１０２とを有する構成とした（図２７を参照）。この構成によれば、コイル占積率が高められる固定子１９を備えるので、同一の体格であれば性能が向上する回転電機１００を提供することができる。

１２ 導体線
１４ 成形型
１５ 成形体
１５ａ スロット収容部
１５ｄ コイルエンド部
１６ 固定子鉄心
１６ｂ スロット
１８ 固定子巻線
１９ 固定子
１００ 回転電機
Ｓ１ 巻付工程
Ｓ２ コイルエンド部成形工程
Ｓ３ 三次元成形工程

Claims (6)

1. 固定子鉄心（１６）に設けられる複数のスロット（１６ｂ）に対して巻き回される固定子巻線（１８）の製造方法において、
   連続する導体線をＮ周分（Ｎは２以上の整数）巻き付ける巻付工程（Ｓ１）と、
   前記巻付工程によって巻き付けたＮ周分の前記導体線について、前記スロットに収容されずに前記固定子鉄心の端面から突出する複数のコイルエンド部（１５ｄ）を、円周上に配置された複数の成形型（１４，１４Ａ，１４Ｂ）を用いて成形するコイルエンド部成形工程（Ｓ２）と、
   前記成形型で前記コイルエンド部を保持した状態のまま、全ての前記成形型を径方向に移動させて前記導体線を円形状に成形する円形状成形と、隣り合う前記成形型どうしを軸方向であって互いに反対方向に移動させて前記スロットに収容される複数のスロット収容部（１５ａ）を成形するスロット収容部成形とを全部または一部で同時並行して行う三次元成形工程（Ｓ３）と、
   を有することを特徴とする固定子巻線の製造方法。
2. 前記巻付工程は、一の前記スロットに収容する前記導体線の数をＭ（Ｍは偶数）とすると、Ｎ＝Ｍ／２となるように前記導体線を巻き付けることを特徴とする請求項１に記載の固定子巻線の製造方法。
3. 前記三次元成形工程は、所定の特性線（Ｌ１）に沿って、前記円形状成形を行う径方向移動と、前記スロット収容部成形を行う軸方向移動とを行うことを特徴とする請求項１または２に記載の固定子巻線の製造方法。
4. 固定子鉄心に設けられる複数のスロットに対して巻き回され、前記スロットに収容される一以上のスロット収容部と、前記スロットに収容されずに前記固定子鉄心から突出する一以上のコイルエンド部とを有する固定子巻線において、
   前記コイルエンド部は、前記コイルエンド部の端部から延びる前記スロット収容部が同じ層の前記スロットに収容されるように曲げられる第１クランク部位（１５ｂ）および第２クランク部位（１５ｃ）、または、前記コイルエンド部から延びる前記スロット収容部が異なる層の前記スロットに収容されるように曲げられる前記第１クランク部位および前記第２クランク部位を有し、
   前記コイルエンド部と前記スロット収容部との境界は、Ｎ周分（Ｎは２以上の整数）について径方向に直線状に並ぶことを特徴とする固定子巻線。
5. 請求項１から３のいずれか一項に記載の固定子巻線の製造方法によって製造された固定子巻線、あるいは請求項４に記載の固定子巻線のうちで、一以上の固定子巻線が前記スロットに巻き回されることを特徴とする固定子（１９）。
6. 請求項５に記載の固定子と、回転子（１０２）とを有することを特徴とする回転電機（１００）。

Images