JP7275211B2 - インシュレータ、固定子、及びそれらを用いた回転電機 - Google Patents

Description

本発明の本実施形態は、インシュレータ、固定子、及びそれらを用いた回転電機に関する。

回転電機として、固定子と回転子とを備えたものがある。固定子は、例えば円環状の固定子コアと、固定子コアの内周面から径方向内側に向かって突出した複数のティースと、ティースに巻回されたコイル導線と、ティースに装着されティースとコイル導線との間の絶縁を確保するインシュレータと、を備える。

回転子は、例えば固定子の径方向内側に回転自在に配置された略円柱状の回転子コアと、回転子コアに設けられた磁石と、を備える。コイル導線に電流を供給すると、各ティースに鎖交磁束が発生する。この鎖交磁束と回転子の磁石との間で時期的な吸引力や反発力が生じ、回転子が回転する。

また、この種の回転電機として、固定子コアを複数の分割コアによって構成して、コイル導線の巻回作業を容易にし、占積率を高めたものが知られている。この回転電機で用いられる分割コアは、互いに組み合わされた状態で固定子コアの円環形状部を形成する概ね円弧状のバックヨーク部と、バックヨーク部から径方向内側に突出するティースとを有している。分割コアを有した複数の巻き線ブロックは、円環状のリング部材により円環状に配置されて固定子を構成する。

各分割コアには、絶縁材料で構成されたインシュレータが装着されている。インシュレータは、ティースに装着されて外周にコイル導線が巻回されるティース覆い部と、ティース覆い部から引き出されたコイル導線と他の分割コアから引き出されたコイル導線とを収容すると共に端子接続部に案内する渡り部収容部と、を有する。渡り部収容部は、ティース覆い部のコア径方向外側に概ね円弧状に一体に形成されている。渡り部収容部は、ティース覆い部から引き出されたコイル導線の渡り部と、他の分割コアから引き出されたコイル導線の渡り部とを固定子コアの円周方向に沿って案内する案内溝部が形成されている。案内溝部は、例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相などの複数の相に対応して相毎にコア径方向に互いに離れて複数段に形成されている。

特許第５６６９７６号公報

上記従来の回転電機は、ティース覆い部からコア径方向の外側に引き出されたコイル導線の渡り部が、渡り部収容部の対応する案内溝部に添うように単純に曲げられた構造である。そのため、固定子の組み立て時に、各コイルの渡り部を引き回しながら複数の分割コイルを組み付ける際に、ティース覆い部からコア径方向の外側に引き出されたコイル導線の渡り部や、他の分割コアから引き出されたコイル導線の渡り部等が、案内溝部から脱落してしまうことがある。この場合、コイル導線が所定の位置からずれてしまい、短絡等が生じる虞がある。

そこで、コイル導線を簡単な方法で適切に固定できるインシュレータ、固定子及び回転電機を提供する。

本実施形態の固定子は、円環状に配置された複数の巻き線ブロックと、前記複数の巻き線ブロックの一部を構成し、互いに組み合わされて円環状の固定子コアを構成する複数の分割コアと、前記複数の巻き線ブロックの一部を構成し、前記分割コアの各々に装着されるインシュレータと、前記複数の巻き線ブロックの一部を構成し、前記インシュレータを介して前記分割コアに巻回される巻回部と、前記巻回部から引き出される渡り部とを有するコイル導線と、前記コイル導線の移動を規制する規制部材と、を備える。前記インシュレータは、前記渡り部を収容する収容部を有し、前記収容部は、互いに対向する面を形成する第１面及び第２面と、互いに連通し、前記第１面と前記第２面とにそれぞれ形成された開口部と、を有する。前記規制部材は屈曲可能な部材で構成され、前記第１面の開口部及び前記第２面の開口部を挿通して前記収容部に収容された前記渡り部に巻き付けられた状態で固定可能に構成されている。前記収容部は、前記第１面と前記第２面とのうち少なくとも一方の端部に、前記規制部材を受け入れる凹部を有する。前記第１面に形成された前記開口部は前記第１面を厚み方向に貫通して形成された貫通孔である。前記凹部は、前記第１面の前記開口部を前記固定子コアの軸方向に延長した領域に設けられている。

本実施形態のインシュレータは、互いに組み合わされて円環状の固定子コアを構成する複数の分割コアの各々に装着されるインシュレータであって、コイル導線の渡り部を収容する収容部を備える。前記収容部は、互いに対向する面を形成する第１面及び第２面と、前記第１面と前記第２面との間に設けられ、同一方向に窪ませて前記渡り部を相毎に分離して収容する複数の溝部と、互いに連通し、それぞれ前記第１面と前記第２面とに向かい合って形成された開口部とを有する。前記収容部は、前記第１面と前記第２面とのうち少なくとも一方の端部に、屈曲可能な部材で構成され、前記第１面に形成された開口部及び前記第２面に形成された開口部を挿通して円環形状とした状態で固定可能に構成された規制部材を受け入れる凹部を有する。前記第１面に形成された前記開口部は前記第１面を厚み方向に貫通して形成された貫通孔である。前記凹部は、前記第１面の前記開口部を前記固定子コアの軸方向に延長した領域に設けられている。

本実施形態の回転電機は、上記固定子又は上記インシュレータを有する固定子と、回転子とを備える。

第１実施形態による回転電機の一例を固定子ケースを外して軸方向の一の側から見た概略図 図１に示す第１実施形態による回転電機の一例について規制部材を外した状態で示す概略図 第１実施形態による回転電機の一例の巻き線ブロックを径方向内側から見た斜視図 第１実施形態による回転電機の一例の第２インシュレータを径方向内側から見た斜視図 第１実施形態による回転電機の一例の第２インシュレータを径方向外側から見た斜視図 第１実施形態による回転電機の一例の第２インシュレータを軸方向の一の側から見た図 第１実施形態による回転電機の一例の第２インシュレータを径方向外側から見た図 第１実施形態による回転電機の一例の第２インシュレータを図７のＸ８－Ｘ８線に沿って見た断面図 第１実施形態による回転電機の一例の第２インシュレータを図７のＸ９－Ｘ９線に沿って見た断面図 第１実施形態による回転電機の一例の第２インシュレータを規制部材を渡り部に巻き付けた状態で径方向内側から見た斜視図 第１実施形態による回転電機の一例の第２インシュレータを規制部材を渡り部に巻き付けた状態で軸方向の一の側から見た図 第１実施形態による回転電機の一例の固定子の製造方法を表すフローチャート 第１実施形態による回転電機の一例の固定子の製造方法における巻き付け工程を表すフローチャート

以下、複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態について図１～図１３を参照して説明する。回転電機１００は、図１に示すように、固定子１０と、回転子１１と、図示しない固定子ケースと、を備える。図１は、固定子ケースを外した状態で回転電機１００を軸方向の一の側から見た図である。以下の説明では、図１の紙面に直交する向きである回転子１１の回転軸線Ａｘと平行な方向を軸方向、回転子１１の回転方向を周方向、軸方向及び回転方向に直交する回転子１１の径方向を径方向と称する。図面においては、軸方向をＡ、周方向をＣ、径方向をＲと記載する。なお、後述する固定子コア１４の軸方向であるコア軸方向は、回転子１１の回転軸線Ａｘの延びる方向と一致する。固定子コア１４の周方向であるコア周方向は、回転子１１の回転方向つまり周方向と一致する。固定子コア１４の径方向であるコア径方向は、回転子１１の径方向と一致する。

固定子１０は、略円筒状に形成され固定子ケースの内周面に嵌合され固定されている。回転子１１は、固定子１０の径方向内側に配置され、固定子１０に対して回転自在に設けられている。図示しない固定子ケースは、略円筒状に形成され、内部に固定子１０を収容する。固定子１０と固定子ケースとの軸方向は、回転軸線Ａｘと一致している。

回転子１１は、シャフト１２と、回転子コア１３と、図示しない磁石とを有する。シャフト１２は、円柱状に形成されて回転軸線Ａｘ回りに回転する。回転子コア１３は、シャフト１２に固定されており、径方向中央に回転子コア１３を軸方向に貫通する貫通孔１３１が形成されている。シャフト１２は、貫通孔１３１に例えば圧入により固定されている。回転子コア１３の外周部寄りに、図示しない複数の磁石が周方向に並んで取り付けられている。

固定子１０は、固定子コア１４と、リング部材１５と、インシュレータ３０と、コイル導線６０と、規制部材７０とを有する。固定子コア１４は、磁性体部材で全体として円筒状に形成されており、複数に分割可能に構成されている。固定子コア１４は、複数この場合２４個の分割コア１６を含んで構成されている。複数の分割コア１６を円環状のリング部材１５に圧入し互いに組み合わせることにより、全体として円筒状である１つの固定子コア１４が形成されている。なお、リング部材１５の軸方向は、回転軸線Ａｘと一致する。

インシュレータ３０は、絶縁性の部材で形成され、固定子コア１４に装着されている。この場合、インシュレータ３０は各分割コア１６の少なくとも一部を被覆している。コイル導線６０は、固定子コア１４に巻回されている。本実施形態では、コイル導線６０は集中巻き方式により固定子コア１４に巻回されている。また、コイル導線６０は、インシュレータ３０の上から各分割コア１６に巻回されている。規制部材７０は、絶縁性で屈曲可能な部材で長軸の帯状又は紐状に形成されている。規制部材７０は、コイル導線６０の一部、具体的には後述する渡り部６３を包囲してインシュレータ３０に固定することで、渡り部６３の移動を規制する機能を有する。

コイル導線６０は、分割コア１６に巻回される巻回部６１と、巻回部６１の両側から外部に引き出される渡り部６２、６３と、を有している。第１渡り部６２は、コイル導線６０の巻き始め側から引き出された部分である。第２渡り部６３は、コイル導線６０の巻き終わり側から引き出された部分である。本実施形態では、コイル導線６０は断面形状が矩形のいわゆる平角線であるが、これに限らない。他の実施形態では、コイル導線６０は断面形状が円形のいわゆる丸線であっても良い。

分割コア１６は、例えば金属板を複数枚積層した構成である。分割コア１６は、ケイ素鋼板等の軟磁性粉を加圧成型して形成しても良い。本実施形態では、２４個の分割コア１６のうち、３個おきつまり間に２個挟んで配置された計８個の分割コア１６はＵ相の分割コア１６である。Ｕ相の分割コア１６に隣接して３個おきに配置された計８個の分割コア１６はＶ相の分割コア１６である。Ｕ相の分割コア１６とＶ相の分割コア１６とに隣接して３個おきに配置された計８個の分割コア１６は、Ｗ相の分割コア１６である。

各分割コア１６にインシュレータ３０を介してコイル導線６０を巻回することで、巻き線ブロック８０が構成される。図３は、巻き線ブロック８０の斜視図である。巻き線ブロック８０は、分割コア１６と、インシュレータ３０と、コイル導線６０とを含んで構成される。分割コア１６は、軸方向視が略Ｔ字状に形成されている。分割コア１６は、ティース１７と、バックヨーク部１８とを有している。ティース１７は、バックヨーク部１８から径方向内側に向かって突出して形成されている。ティース１７は、少なくとも一部がインシュレータ３０によって被覆される。つまり、インシュレータ３０は、ティース１７の周囲を被覆するように各分割コア１６に装着されている。コイル導線６０は、インシュレータ３０の上から各ティース１７に巻回されている。バックヨーク部１８は、分割コア１６の外周部において周方向及び軸方向に延びる面を形成する。バックヨーク部１８は、分割コア１６をリング部材１５により環状に配置した際に固定子コア１４の環状の磁路を形成する箇所である。バックヨーク部１８は、軸方向に直交する断面形状の外周部が円弧状となるように形成されている。そのため、固定子コア１４は、軸方向視において円環状に連なるバックヨーク部１８から複数のティース１７が径方向内側に向かって突出した形状となっている。

ティース１７は、ティース本体１９と、鍔部２０とを有する。ティース本体１９は、径方向に沿って延び、インシュレータ３０を介してコイル導線６０の巻回を受ける部分である。鍔部２０は、ティース本体１９の径方向内側端部に接続され、ティース本体１９から軸方向及び周方向に突出した面を形成する。ティース本体１９と鍔部２０とは一体成型されている。ティース本体１９と、鍔部２０と、バックヨーク部１８とは、コイル導線６０の巻回部６１を巻回する空間であるスロットを囲んでいる。

インシュレータ３０は、軸方向に複数この場合２個に分割された部材を含んで構成される。この場合、インシュレータ３０は、第１インシュレータ３１と、第２インシュレータ３２とを有する。第１インシュレータ３１は、ティース１７の軸方向の一の側から分割コア１６に装着される。第２インシュレータ３２は、ティース１７の軸方向の他の側から分割コア１６に装着される。この場合、第１インシュレータ３１は、例えば図３に示すティース１７の上方から分割コア１６に装着され、第２インシュレータ３２は、例えば図３に示すティース下方から分割コア１６に装着される。インシュレータ３０を分割コア１６に装着すると、第１インシュレータ３１と第２インシュレータ３２とは隙間なく係合して、ティース１７は第１インシュレータ３１と第２インシュレータ３２との間から外部に露出しない構成となっている。インシュレータ３０の上からティース１７に巻回されるコイル導線６０は、第１インシュレータ３１側から巻き始められ、巻き終わり端は第２インシュレータ３２側から引き出される。なお、以下の説明で、軸方向の第１インシュレータ３１側を下側、第２インシュレータ３２側を上側と称することがあるが、これは説明の便宜上であり、実際の上下方向とは一致しなくても良い。

図４及び図５は、第２インシュレータ３２を径方向内側及び径方向外側から見た斜視図である。図６は、第２インシュレータ３２を軸方向に関して第１インシュレータ３１から離れる側から見た図である。図７は、第２インシュレータ３２を径方向外側から見た図である。図８は、図７のＸ８－Ｘ８線に沿って軸方向から見た第２インシュレータ３２の断面図である。図８において、分割コア１６及びコイル導線６０の一部が破線で示されている。図９は、図７のＸ９－Ｘ９線に沿って周方向の一方側から見た第２インシュレータ３２の断面図である。第２インシュレータ３２は、覆い部３３と、内壁部３４と、外壁部３５と、収容部４０とを有する。覆い部３３は、軸方向の断面形状がＵ字形状に形成されており、ティース本体１９を軸方向の一の側及び周方向の両側から被覆する。内壁部３４及び外壁部３５は、覆い部３３の径方向の内側端部及び外側端部に一体成型されて、軸方向及び周方向に延びる面を形成する。内壁部３４は、鍔部２０の外周側を被覆する。外壁部３５は、バックヨーク部１８の内周側を被覆する。

収容部４０は、外壁部３５と一体に形成されている。収容部４０は、外壁部３５から径方向外側に膨出し、軸方向に突出して設けられている。この場合、収容部４０は、軸方向に関して第１インシュレータ３１との接続端部と離れる向きすなわち反第１インシュレータ３１側に突出して設けられている。収容部４０は、覆い部３３側から径方向の外側に引き出されたコイル導線６０の第２渡り部６３や、他の分割コア１６から引き出されたコイル導線６０の第２渡り部６３を収容する。収容部４０は、軸方向視において、外周部がバックヨーク部１８の外周部の形状に沿うように円弧状に形成されている。

収容部４０は、基部４１と、複数の案内壁４２と、複数の案内溝部４３と、引き出し溝部４４と、引き回し通路４５と、を有する。基部４１は、軸方向視において概ね扇状に形成されている。複数の案内壁４２は、基部４１から突出して設けられている。この場合、複数の案内壁４２は、基部４１から軸方向に関して第１インシュレータ３１と接続する端部から離れる向きすなわち反第１インシュレータ３１側に延びている。また、複数の案内壁４２は、それぞれ径方向に対して概ね垂直な面を形成する。案内壁４２は、第２渡り部６３を案内壁４２に沿って誘導するガイドとして機能する。

複数この場合４個の案内壁４２は、等間隔に並べられており、径方向内側から外側に向かって、第１案内壁４２１、第２案内壁４２２、第３案内壁４２３、及び第４案内壁４２４の順に並んでいる。第１案内壁４２１の径方向内側の面は、収容部４０の径方向内側つまりティース１７側の面である第１面４０１を形成する。第４案内壁４２４の径方向外側の面は、収容部４０の径方向外側つまりバックヨーク部１８側の面である第２面４０２を形成する。第２案内壁４２２及び第３案内壁４２３は、径方向内側の第１案内壁４２１と径方向外側の第４案内壁４２４との間に設けられている。

複数の案内溝部４３は、第１面４０１と第２面４０２との間に設けられている。複数の案内溝部４３は、周方向に延び、第２渡り部６３を相毎に径方向に分離して収容する。各案内溝部４３は、隣接する案内壁４２の間に形成されている。案内溝部４３は、第２渡り部６３が通る通路として機能する。引き出し溝部４４は、各案内壁４２の周方向の中央部を上端部から基部４１との接続部分まで切り欠いて形成されている。このため、引き出し溝部４４は、収容部４０の径方向内側と外側とを連通している。引き出し溝部４４は、巻回部６１から引き出された第２渡り部６３を径方向の外側に引き出す際の通路として機能する。

案内溝部４３は、径方向内側から外側に向かって、第１案内溝部４３１、第２案内溝部４３２、第３案内溝部４３３の順に並んでいる。径方向内側の第１案内溝部４３１は、第１案内壁４２１と第２案内壁４２２との間に形成された案内溝部４３である。中央部の第２案内溝部４３２は、第２案内壁４２２と第３案内壁４２３との間に形成された案内溝部４３である。径方向外側の第３案内溝部４３３は、第３案内壁４２３と第４案内壁４２４との間に形成された案内溝部４３である。

本実施形態では、径方向内側の第１案内溝部４３１の内部にＵ相のコイル導線６０の第２渡り部６３Ｕが挿通される。中央部の第２案内溝部４３２の内部にＶ相のコイル導線６０の第２渡り部６３Ｖが挿通される。径方向外側の第３案内溝部４３３の内部にＷ相のコイル導線６０の第２渡り部６３Ｗが挿通される。各案内溝部４３には、覆い部３３から引き出された第２渡り部６３と、他の巻き線ブロック８０から延びて来た第２渡り部６３とが挿通される。本実施形態では、各案内溝部４３には、それぞれ最大４本の第２渡り部６３が挿通される。

一又は複数この場合２個の引き回し通路４５は、引き出し溝部４４と収容部４０の周方向端部との間において案内壁４２を切り欠いて形成されている。この場合、引き回し通路４５は、径方向内側の第１案内壁４２１以外の第２案内壁４２２、第３案内壁４２３及び第４案内壁４２４を上端部から基部４１との接続部分まで切り欠いて形成されている。引き回し通路４５によって、収容部４０の内部と外部とを連通する開口部が形成されている。引き回し通路４５は、図８に示すように、引き出し溝部４４を通して径方向外側に引き出された第２渡り部６３を、いずれかの案内溝部４３を通して周方向の一方側に引き出すときに、第２渡り部６３を引き回して方向転換することを可能にする空間を提供する。

引き出し溝部４４及び引き回し通路４５によって、各案内壁４２１、４２２、４２３、４２４はそれぞれ複数個に分割されている。径方向内側の第１案内壁４２１は、引き出し溝部４４によって、周方向に２つに分割されている。径方向外側の第４案内壁４２４及び、中間部分の第２案内壁４２２及び第３案内壁４２３は、引き出し溝部４４と引き回し通路４５とによってそれぞれ周方向に４つに分割されている。

基部４１は、立ち上がり部４１１を有している。立ち上がり部４１１は、２つの引き回し通路４５、４５の間において、基部４１の一部を軸方向に関して第１インシュレータ３１から離れる方向に立ち上げて形成されている。そのため、第２案内壁４２２、第３案内壁４２３、及び第４案内壁４２４は、立ち上がり部４１１から突出する部分つまり引き回し通路４５、４５の間の部分において、立ち上がり部４１１以外から突出する部分つまり引き回し通路４５、４５の周方向外側の部分よりも軸方向の長さ寸法が短くなっている。

立ち上がり部４１１は、引き出し溝部４４によって、周方向に２つに分割されている。また、立ち上がり部４１１は、窪み部４１２を有する。窪み部４１２は、立ち上がり部４１１を第２面４０２側から周方向内側に向かって窪ませて形成されている。窪み部４１２の径方向の窪みの底部の位置は、概ね第３案内壁４２３の径方向外側の面と一致する。窪み部４１２は、図８及び図９に示すように、引き出し溝部４４を通って収容部４０の径方向外側に引き出された第２渡り部６３を、周方向に約９０°転回させて案内溝部４３側に誘導する通路として機能する。

図８は、コイル導線６０の巻き終わり側を、収容部４０に引き出し、第２渡り部６３が収容部４０に収容された状態を破線で示す。他のこの場合、第２渡り部６３は、引き出し溝部４４を通って径方向外側に引き出される。引き出された第２渡り部６３は、窪み部４１２において立ち上がり部４１１の周囲を周方向一方側に引き回される。引き回し通路４５に到達した第２渡り部６３は、第１案内溝部４３１、第２案内溝部４３２、又は第３案内溝部４３３のいずれかの案内溝部４３この場合第１案内溝部４３１を挿通される。案内溝部４３から引き出された第２渡り部６３は、隣接する分割コア１６の収容部４０に向けて延びる。

なお、各案内壁４２１、４２２、４２３、４２４の自由端部つまり基部４１から離れる側の端部は、概ね一平面上に存在する。つまり、各案内壁４２１、４２２、４２３、４２４の自由端部の立ち上がり部４１１を考慮しない場合の基部４１からの高さ寸法は、概ね同一に設定されている。

収容部４０は、図４及び図５等に示すように、更に一又は複数の孔部４６と、一又は複数の凹部４７を有する。孔部４６と凹部４７とは、それぞれ径方向内側の第１案内壁４２１又は径方向外側の第４案内壁４２４に設けられている。本実施形態では、一又は複数の孔部４６と、一又は複数の凹部４７とは径方向内側の第１案内壁４２１に設けられている。この場合２個の孔部４６は、第１案内壁４２１の引き出し溝部４４よりも周方向外側部分において、第１案内壁４２１を厚み方向に貫通して形成された開口部である。孔部４６は、軸方向を長軸とする長孔に形成されている。孔部４６は、収容部４０の内部と外部とを連通する。孔部４６は、内部に規制部材７０を挿通させ、第２渡り部６３が収容部４０に収容された状態で規制部材７０が第２渡り部６３を巻き付けることを可能にする。

規制部材７０は、使用前は長軸方向に延びたつまり開いた状態であり、使用に際しては円環状に巻いた閉じた状態で固定することができる。規制部材７０は、図９～図１１に示すように、移動を規制する対象物の周囲を円環状に巻いた閉じた状態で固定されることで、対象物と接した或いは近接した状態で対象物の移動を規制する。規制部材７０は、絶縁性の例えばプラスチック等の合成樹脂で形成することができる。規制部材７０を円環状に閉じた状態で固定する方法は、例えば規制部材７０の部分間の係合による物理的な固定、熱溶着、接着剤による固定等が挙げられるが、これに限らない。本実施形態では、規制部材７０は、円環状に閉じた状態で、規制部材７０の部分間の係合による物理的な固定により簡便に固定される。この場合、規制部材７０は、例えば結束バンドとして市販されているものを使用することができる。

図６及び図７に示すように、複数この場合２個の孔部４６は、収容部４０の径方向の中心に対してこの場合引き出し溝部４４に対して線対称に配置されている。これにより、第２渡り部６３を固定した際に、収容部４０の周方向全体に亘って、バランスよく固定することができる。

図７及び図９等に示すように、孔部４６は、第１案内壁４２１の軸方向に関して基部４１寄りに設けられている。この場合、孔部４６は、例えば第１案内壁４２１の軸方向の中点よりも基部４１寄りに設定されている。つまり、孔部４６の下端部４６ａつまり基部４１側あるいは第１インシュレータ３１との接続端部側の端部の位置は、第１案内壁４２１の軸方向の中点よりも基部４１寄りに設定されている。また、孔部４６の上端部４６ｂつまり反基部４１側あるいは反第１インシュレータ３１との接続端部側の端部の位置は、第１案内壁４２１の軸方向の中点よりも基部４１寄りに設定されている。

また、孔部４６の下端部４６ａの位置は、窪み部４１２の上端面４１２ａつまり反第１インシュレータ３１側の端面の位置よりも基部４１に近づく位置に設定されている。孔部４６の上端部４６ｂの位置は、窪み部４１２の上端面４１２ａの位置よりも軸方向に関して基部４１から離れる位置に設定されている。また、孔部４６の上端部４６ｂの位置は、立ち上がり部４１１の上端面４１１ａつまり軸方向に関して基部４１から離れる側の面の位置よりも基部４１から離れる位置に設定されている。

この場合２個の凹部４７は、第１案内壁４２１の自由端部つまり軸方向に関して基部４１から離れる側の端部の一部を、基部４１に向けて切り欠くことで凹ませて形成されている。凹部４７は、孔部４６を軸方向に関して基部４１から離れる方向に延長した領域に設けられている。つまり、規制部材７０で第２渡り部６３を巻き付ける際、孔部４６に挿通された規制部材７０の一の端部は、収容部４０に関して凹部４７の外側を通過することとなる。規制部材７０は、径方向内側の第１案内壁４２１の径方向内側つまり収容部４０に関しては第１面４０１の外側を通ることで、第２渡り部６３を巻き付ける際に、第２渡り部６３と規制部材７０自体を収容部４０に固定する。

凹部４７の周方向の幅寸法は、規制部材７０の幅寸法以上に設定されている。好ましくは、凹部４７の周方向の幅寸法は、規制部材７０の幅寸法よりも大きく設定されている。そのため、規制部材７０は、孔部４６を挿通して第２渡り部６３を包囲する際に、少なくとも一部が凹部４７に嵌り込む。凹部４７は、第２渡り部６３を包囲した状態で、規制部材７０の周方向への移動を規制する。また、凹部４７の周方向の幅寸法は、例えば規制部材７０の幅寸法の１．２倍以下、好ましくは１．１倍以下に設定されている。これにより、規制部材７０が少なくとも一部において凹部４７に嵌った状態で、規制部材７０の周方向への移動が更に規制される。

凹部４７の軸方向の深さ寸法は、例えば規制部材７０の幅寸法の２５％以上、好ましくは５０％以上に設定することができる。本実施形態では、凹部４７の軸方向の深さ寸法は、規制部材７０の幅寸法以上に設定されている。そのため、図９～図１１に示すように、規制部材７０は、凹部４７に嵌って第２渡り部６３に巻き付けられた状態で、収容部４０の軸方向外側に突出することが抑制される。

孔部４６と凹部４７とは、引き回し通路４５の径方向延長線上に設けられている。つまり、孔部４６と凹部４７とは、引き回し通路４５によって形成された径方向外側の第４案内壁４２４の開口部と対向する位置に設けられている。そのため、規制部材７０は、第２渡り部６３を巻き付けた状態で、図９～図１１に示すように、収容部４０の径方向外側つまり第２面４０２側において、第２渡り部６３と接触して第２渡り部６３の移動を規制する。

このようにして構成された複数の巻き線ブロック８０は、各相のものが例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順に周方向に連続して配置される。各巻き線ブロック８０のインシュレータ３０の覆い部３３から引き出されたコイル導線６０の巻き始め端と巻き終わり端とは、それぞれ結線されている。詳細は図示しないが、固定子１０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相で構成され、コイル導線６０はスター結線されている。第１インシュレータ３１側から引き出されたコイル導線６０の巻き始め側である第１渡り部６２は、中性点として３相の第１渡り部６２が相互に結線されている。この場合、隣接する３個の巻き線ブロック８０の第１渡り部６２の端部は、例えば加圧通電熱溶着により結線されている。本実施形態では、溶着箇所は固定子１０全体で８箇所となる。第２インシュレータ３２の引き出し溝部４４から引き出されたコイル導線６０の巻き終わり側である第２渡り部６３は、同相同士が結線されて、図１に示すように対応する相の給電端子９０Ｕ、９０Ｖ、９０Ｗに接続される。

固定子１０の製造手順について図１２と図１３とを参照して説明する。固定子１０の製造が開始すると（図１２のスタート）、ステップＳ１１において、第１インシュレータ３１及び第２インシュレータ３２が分割コア１６に装着される。ステップＳ１２において、インシュレータ３０の覆い部３３を介して、コイル導線６０の巻回部６１が分割コア１６のティース本体１９に巻回される。ステップＳ１３において、コイル導線６０の巻き終わり側部分つまり第２渡り部６３は、第２インシュレータ３２の引き出し溝部４４から収容部４０側に引き出される。なお、コイル導線６０の巻き始め側部分つまり第１渡り部６２は、第１インシュレータ３１の詳細は図示しない収容部３１１側に引き出される。

ステップＳ１４において、コイル導線６０が巻回された複数の巻き線ブロック８０はリング部材１５に圧入することによって収容される。これにより、分割コア１６は円環状に配置されて固定子コア１４が形成される。ステップＳ１５において、第２渡り部６３は、引き回し通路４５を引き回されて収容部４０の案内溝部４３内に収容される。ステップＳ１６において、第２渡り部６３の端部はＵ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれ相毎に溶接される。この場合、各相８本の第２渡り部６３の端部は、例えば加圧しながら通電することで発生した熱によって溶接される加圧通電熱溶着又は抵抗溶接などの圧接によって溶接されて良い。

ステップＳ１７において、隣接する３つの巻き線ブロック８０の第１渡り部６２の端部が溶接される。これにより、コイル導線６０の中性点側が結線される。第１渡り部６２の端部は、加圧通電熱溶着又は抵抗溶接などの圧接によって溶接されて良い。ステップＳ１８において、溶接されていない部分と、溶接された部分とを含む第１渡り部６２は、第１インシュレータ３１側の収容部３１１に収容される。

ステップＳ１９において、規制部材７０の巻き付け工程が実行される。巻き付け工程の詳細を図１３に示す。ステップＳ２１において、規制部材７０は収容部４０に挿通される。この際、規制部材７０は孔部４６と引き回し通路４５とを通って、収容部４０の径方向に第１面４０１側から第２面４０２側までを貫通する。ステップＳ２２において、各収容部４０内に収容された複数の第２渡り部６３は、共に規制部材７０によって巻かれる。ステップＳ２３において、規制部材７０は円環状態に固定される。これにより、規制部材７０を第２渡り部６３の周囲に巻き付けることで、第２渡り部６３は収容部４０に固定される。このようにして、規制部材７０の巻き付け工程が実行される。図１２に戻り、ステップＳ２０において、固定子コア１４は、詳細は図示しない固定子ケースに収容される。具体的には、複数の巻き線ブロック８０を内部に円環配置して収納したリング部材１５が固定子ケースに圧入される。このようにして、固定子１０が製造される（エンド）。

更に、このようにして製造された固定子１０は、任意の既知の方法により回転子１１等と組み合わされて回転電機１００が製造される。

ここで、コイル導線６０の第２渡り部６３が収容部４０から飛び出してしまうとコイル導線６０の巻き崩れが生じる虞がある。縛り糸によって第２渡り部６３を固定する方法も知られているが、縛り糸自体が周方向等にずれてしまうことがあり、第２渡り部６３の飛び出しを十分に防ぐことができていなかった。

これに対し、以上説明した本実施形態によれば、固定子１０は、巻き線ブロック８０と、複数の分割コア１６と、第１インシュレータ３１と、第２インシュレータ３２とを含むインシュレータ３０と、コイル導線６０と、規制部材７０とを備える。巻き線ブロック８０は、円環状に配置されている。分割コア１６は、巻き線ブロック８０の一部を構成し、互いに組み合わされて円環状の固定子コア１４を構成する。インシュレータ３０は、巻き線ブロック８０の位置部を構成し、複数の分割コア１６の各々に装着される。コイル導線６０は、巻き線ブロック８０の一部を構成し、インシュレータ３０を介して分割コア１６に巻回される巻回部６１と、巻回部６１から引き出される第１渡り部６２及び第２渡り部６３とを有する。規制部材７０は、コイル導線６０の移動を規制する。第２インシュレータ３２は、第２渡り部６３を収容する収容部４０を有する。収容部４０は、第１面４０１及び第２面４０２と、開口部としての孔部４６及び引き回し通路４５と、を有する。第１面４０１と第２面４０２とは、互いに対向する面を形成する。孔部４６及び引き回し通路４５は、互いに連通し、それぞれ第１面４０１と第２面４０２とに形成された開口部である。規制部材７０は屈曲可能な部材で構成され、第１面４０１の開口部である孔部４６と、第２面４０２の開口部である引き回し通路４５とを挿通して円環形状とした状態で固定可能に構成されている。つまり、規制部材７０は、収容部４０に収容された第２渡り部６３に巻き付けられた状態で固定可能に構成されている。

これによれば、規制部材７０自体も、孔部４６を挿通することで収容部４０に固定されるため、規制部材７０が周方向に移動することが規制されている。そのため、規制部材７０によって効果的に第２渡り部６３の脱落が抑制され、固定子１０は、短絡等の発生を低減することができる。また、規制部材７０は、孔部４６及び引き回し通路４５を挿通させて、円環状に固定するだけで良いので、極めて簡単に第２渡り部６３の脱落を抑制することができる。また、規制部材７０としては例えば結束バンドなどの入手が容易な部材を使用できる。したがって、コイル導線６０を簡単な方法で適切に固定できる固定子１０が提供される。

なお、固定子１０は、固定子コア１４と、リング部材１５と、複数の分割コア１６と、第１インシュレータ３１と、第２インシュレータ３２とを含むインシュレータ３０と、コイル導線６０と、規制部材７０とを備える。固定子コア１４は、円環状に形成されている。分割コア１６は、固定子コア１４を構成する。リング部材１５は、円環状に形成されており、内部に複数の分割コア１６を円環状に並べて収容する。

収容部４０は、第１面４０１と第２面４０２とのうち少なくとも一方の端部に、規制部材７０を受け入れる凹部４７を有する。本実施形態では、凹部４７は第１面４０１の自由端部に設けられている。

凹部４７に規制部材７０が嵌ることで、規制部材７０自体の周方向への移動が更に抑制される。そのため、規制部材７０が緩んでしまうことを抑制することができる。したがって、第２渡り部６３が収容部４０から脱落することを更に効果的に抑制することができる。

ここで、固定子１０のスロットの数が増えると収容部４０に収容される第２渡り部６３の最大本数が大きくなる。それに伴い、収容部４０の容積が十分に大きくなければつまり第１面４０１及び第２面４０２が十分に広くなければ第２渡り部６３を収容部４０に収容できない。例えば案内溝部４３が固定子１０の径方向に窪ませて形成されている構成の場合、収容部４０が固定子１０の径方向外側に過度に突出してしまう虞がある。収容部４０が分割コア１６のバックヨーク部１８よりも径方向外側に大きく突出した場合、回転電機１００の径が大きくならざるを得ない。更に、そのような場合、分割コア１６をリング部材１５に圧入する際に、規制部材７０が妨げとなってしまったり、圧入の際に発生する摩擦熱で破損してしまったりする虞がある。

これに対し、第１面４０１は、収容部４０の固定子コア１４の径方向内側の面を形成する。第２面４０２は、収容部４０の固定子コア１４の径方向外側の面を形成する。収容部４０は、第１面４０１と第２面４０２との間に設けられ、固定子コア１４の軸方向に窪ませて形成され第２渡り部６３を収容する複数の溝部としての第１案内溝部４３１、第２案内溝部４３２、及び第３案内溝部４３３を有する。

これによれば、案内溝部４３を固定子コア１４の軸方向に窪ませて形成することで、スロット数が増えても、収容部４０を径方向外側に過度に突出させる必要がないため、回転電機１００の径が大きくなることを抑制できる。また、そのため、分割コア１６をリング部材１５に圧入する際に、規制部材７０が妨げとなってしまったり、圧入の際に発生する摩擦熱で破損してしまったりすることを低減できる。したがって、コイル導線６０を簡単な方法で適切に固定できる固定子１０が提供される。

第１面４０１に形成された開口部である孔部４６は、第１面４０１を厚み方向に貫通して形成された貫通孔である。凹部４７は、孔部４６を軸方向に延長した領域に設けられている。

これによれば、孔部４６と凹部４７とは軸方向に平行な一直線上に設けられている。そのため、規制部材７０が孔部４６と凹部４７とを通ることで、規制部材７０の第１面４０１の外側つまり収容部４０の径方向内側に延びる部分の長さを最短にすることができる。よって、規制部材７０に緩みが生じにくくなる。したがって、コイル導線６０を簡単な方法で適切に固定できる固定子１０が提供される。

ここで、コイル導線６０の径又は幅寸法が異なると、収容部４０に収容された渡り部全体の軸方向の寸法が変動する。例えば、コイル導線６０の径又は幅寸法が小さく収容部４０に収容された複数の第２渡り部６３全体の軸方向の寸法が小さくなった場合について検討する。この場合、孔部４６の位置を固定すると、孔部４６を挿通した規制部材７０で第２渡り部６３を巻き付けしても、規制部材７０と第２渡り部６３との間に大きく隙間が空いてしまう虞がある。そのため、コイル導線６０の径によっては、規制部材７０が効果的に第２渡り部６３の飛び出しを抑制できない可能性がある。

これに対し、本実施形態では、第１面４０１の開口部である孔部４６は、固定子コア１４の軸方向の長さ寸法が長径、周方向の長さ寸法が短径となるように形成されている。本実施形態で、孔部４６は、軸方向に長径を有する長孔である。他の実施形態では、孔部４６は、例えば軸方向に長径を有する楕円径、又は軸方向に長辺を有する矩形若しくは角丸矩形であっても良い。

これによれば、規制部材７０の位置が孔部４６の長軸の範囲内で移動可能なため、規制部材７０が第２渡り部６３を巻き付けする際に形成される円環形状の径を、コイル導線６０の径又は幅寸法に応じて可変とすることができる。そのため、本実施形態の固定子１０は、規制部材７０と第２渡り部６３との間に大きく隙間が空いてしまうことを抑制し、コイル導線６０の径又は幅寸法によらずに第２渡り部６３の飛び出しを効果的に抑制することができる。また、本実施形態の固定子１０は、規制部材７０の厚み寸法の変更にも対応できる。したがって、コイル導線６０を簡単な方法で適切に固定できる固定子１０が提供される。

固定子コア１４は、複数この場合各分割コア１６に２個の規制部材７０を有する。第１面４０１は、収容部４０の固定子コア１４の周方向に関する中心から対称に配置された複数この場合２個の開口部としての孔部４６を有する。

これによれば、複数の規制部材７０によって、バランスよく第２渡り部６３を固定することができるので、より効果的に第２渡り部６３の脱落を防止することができる。したがって、コイル導線６０を簡単な方法で適切に固定できる固定子１０が提供される。

本実施形態のインシュレータ３０は、コイル導線６０の第２渡り部６３を収容する収容部４０を備える。収容部４０は、第１面４０１及び第２面４０２と、複数の溝部としての第１案内溝部４３１、第２案内溝部４３２、及び第３案内溝部４３３と、開口部としての孔部４６及び引き回し通路４５を有する。第１面４０１と第２面４０２とは、互いに対向する面を形成する。第１案内溝部４３１、第２案内溝部４３２、及び第３案内溝部４３３は、第１面４０１と第２面４０２との間に設けられ、同一方向に窪ませて第２渡り部６３を相毎に分離して収容する。孔部４６及び引き回し通路４５は、互いに連通し、第１面４０１と第２面４０２とに向かい合って形成された開口部である。

これによれば、インシュレータ３０は、例えば結束バンドなどの規制部材７０を孔部４６に挿通することで、第２渡り部６３を収容部４０に固定し、規制部材７０が周方向に移動することを規制することができる。そのため、規制部材７０を使用することによって効果的に第２渡り部６３の脱落が抑制され、固定子１０は、短絡等の発生を低減することができる。また、規制部材７０を孔部４６及び引き回し通路４５を挿通させて、円環状に固定するだけで良いので、インシュレータ３０は、極めて簡単に第２渡り部６３の脱落を抑制することができる。したがって、コイル導線６０を簡単な方法で適切に固定できるインシュレータ３０が提供される。

更に、本実施形態によれば、回転電機１００は、固定子１０又はインシュレータ３０を有する固定子１０と、回転子１１とを備える。これによれば、上記に説明の通り、コイル導線６０を簡単な方法で適切に固定できる回転電機１００が提供される。

（その他の実施形態）
なお、上記実施形態では、孔部４６は長孔であったが、これに限らない。例えば、他の実施形態では、孔部４６は、長孔、楕円、長角孔等に形成することができる。この場合も、上述の効果が奏される。また、孔部４６は、円形や矩形、角丸矩形、多角形、角丸多角形であっても良い。この場合は、コイル導線６０の径の変更に対応できる範囲が狭くなるが、このような実施形態も上述の他の効果を奏することができる。

また、上記実施形態では、第１面４０１と第２面４０２とは、収容部４０の径方向内側の面と径方向外側の面とを形成しているが、これに限らない。例えば、第１面４０１と第２面４０２とは、収容部４０の軸方向一の面と軸方向他の面とを形成する構成であっても良い。この場合、第１案内溝部４３１、第２案内溝部４３２、及び第３案内溝部４３３は、第１面４０１と第２面４０２との間に径方向に窪ませて形成される。このような実施形態では、例えばスロット数を増やした場合に、回転電機１００の径が大きくなってしまう可能性があるが、上述のその他の効果を奏することができる。

更に、上記実施形態では、規制部材７０によって第２インシュレータ３２の収容部４０に収容される第２渡り部６３を固定することについて説明したが、これに限らない。例えば、第１インシュレータ３１の収容部３１１に収容する第１渡り部６２を規制部材７０によって固定しても良い。この場合、詳細は図示しないが、収容部３１１の径方向内側の面と外側の面とに形成されて互いに連通する開口部を設けることができる。規制部材７０は、径方向内側の面と外側の面とに形成された開口部を挿通して、第１渡り部６２を囲む円環形状とした状態で固定可能である。これにより、収容部３１１に収容された第１渡り部６２の移動を規制することができる。また、この際、開口部を収容部３１１の周方向の中心から線対称に複数個設けることで、規制部材７０によって第１渡り部６２を固定した際に、収容部３１１の周方向全体に亘って、バランスよく固定することができる。更にまた、収容部３１１の径方向内側の面と外側の面とのうち少なくとも一方の端部に、規制部材７０を受け入れる凹部を設けることで、規制部材７０の移動を規制し、第１渡り部６２の固定を一層確実にすることができる。

以上、本発明の複数の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…固定子、１１…回転子、１５…固定子コア、１６…分割コア、３０…インシュレータ、３１…第１インシュレータ（インシュレータ）、３２…第２インシュレータ（インシュレータ）、４０…収容部、４０１…第１面、４０２…第２面、４５…引き回し通路（第２面の開口部）、４３…案内溝部（溝部）、４３１，４３２，４３３…案内溝部（溝部）、４６…孔部（第１面の開口部）、４７…凹部、６０…コイル導線、６１…巻回部、６２…第１渡り部（渡り部）、６３…第２渡り部（渡り部）、７０…規制部材、８０…巻き線ブロック、１００…回転電機

Claims (6)

1. 円環状に配置された複数の巻き線ブロックと、
   前記複数の巻き線ブロックの一部を構成し、互いに組み合わされて円環状の固定子コアを構成する複数の分割コアと、
   前記複数の巻き線ブロックの一部を構成し、前記複数の分割コアの各々に装着されるインシュレータと、
   前記複数の巻き線ブロックの一部を構成し、前記インシュレータを介して前記複数の分割コアの各々に巻回される巻回部と、前記巻回部から引き出される渡り部とを有するコイル導線と、
   前記コイル導線の移動を規制する規制部材と、を備え、
   前記インシュレータは、前記渡り部を収容する収容部を有し、
   前記収容部は、
   互いに対向する面を形成する第１面及び第２面と、
   互いに連通し、前記第１面と前記第２面とにそれぞれ形成された開口部と、を有し、
   前記規制部材は屈曲可能な部材で構成され、前記第１面に形成された開口部及び前記第２面に形成された開口部を挿通して円環形状とした状態で固定可能に構成されており、
   前記収容部は、前記第１面と前記第２面とのうち少なくとも一方の端部に、前記規制部材を受け入れる凹部を有し、
   前記第１面に形成された前記開口部は前記第１面を厚み方向に貫通して形成された貫通孔であり、
   前記凹部は、前記第１面の前記開口部を前記固定子コアの軸方向に延長した領域に設けられている、
   固定子。
2. 前記第１面は、前記収容部の前記固定子コアの径方向内側の面を形成し、前記第２面は、前記収容部の前記固定子コアの径方向外側の面を形成し、
   前記収容部は、前記第１面と前記第２面との間に設けられ、前記固定子コアの軸方向に窪ませて形成され、前記渡り部を収容する複数の溝部を有する
   請求項１に記載の固定子。
3. 前記第１面の前記開口部は、前記固定子コアの軸方向の長さ寸法が長径であり、前記固定子コアの周方向の長さ寸法が短径であるように形成されている
   請求項１又は２に記載の固定子。
4. 複数の前記規制部材を備え、
   前記第１面は、前記収容部の前記固定子コアの周方向に関する中心から対称に配置された複数の前記開口部を有する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の固定子。
5. 互いに組み合わされて円環状の固定子コアを構成する複数の分割コアの各々に装着されるインシュレータであって、
   コイル導線の渡り部を収容する収容部を備え、
   前記収容部は、
   互いに対向する面を形成する第１面及び第２面と、
   前記第１面と前記第２面との間に設けられ、同一方向に窪ませて前記渡り部を相毎に分離して収容する複数の溝部と、
   互いに連通し、それぞれ前記第１面と前記第２面とに向かい合って形成された開口部とを有し、
   前記収容部は、前記第１面と前記第２面とのうち少なくとも一方の端部に、屈曲可能な部材で構成され、前記第１面に形成された開口部及び前記第２面に形成された開口部を挿通して円環形状とした状態で固定可能に構成された規制部材を受け入れる凹部を有し、
   前記第１面に形成された前記開口部は前記第１面を厚み方向に貫通して形成された貫通孔であり、
   前記凹部は、前記第１面の前記開口部を前記固定子コアの軸方向に延長した領域に設けられている、
   インシュレータ。
6. 請求項１から４のいずれか一項に記載の固定子又は請求項５に記載のインシュレータを有する固定子と、回転子とを備える回転電機。

Images