WO2021024518A1 - 電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法 - Google Patents

電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法 Download PDF

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WO2021024518A1
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coil
permanent magnet
pair
armature
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水野　健
旭 韓
一将 伊藤
貴裕 水田
貴之 安盛
公康 古澤
昌吾 南
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三菱電機株式会社
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    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
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    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors

Definitions

  • the present application relates to an armature, a rotary electric machine, a linear motor, and a method for manufacturing an armature, a rotary electric machine, and a linear motor.
  • Patent Document 1 proposes a motor in which a permanent magnet is embedded near the center of the teeth portion.
  • the permanent magnets are arranged in the field slots provided in the iron core so that the magnetic pole surfaces having the same polarity face each other in the circumferential direction. Further, a field winding is housed on the radial outer side of the permanent magnet inserted in the field slot.
  • the permanent magnet has a rectangular cross section perpendicular to its axial direction, the field slot is open only inside the armature core, and the outer peripheral surface of the armature core constitutes the armature core. It is connected all around by an electromagnetic steel plate. There is a problem that a short-circuit magnetic flux is generated in which the NS pole of the permanent magnet is short-circuited via the connected portion, and a large amount of magnetic flux passing through the outer peripheral side of the stator, which does not serve as a driving force for the rotor, is generated.
  • the present application discloses a technique for solving the above-mentioned problems, and prevents short-circuit magnetic flux and increases the magnetic flux density on the tooth portion side of the armature to increase the efficiency of armatures, rotary motors, and the like. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a linear motor, an armature, a rotary electric machine, and a linear motor.
  • the armature disclosed in the present application is An armature that combines multiple coil winding bodies adjacent to each other in the first direction.
  • the coil winding body is between a pair of split cores each having a split yoke portion and a split teeth portion protruding from the split yoke portion in a second direction orthogonal to the first direction, and a pair of the split cores.
  • the rotary electric machine disclosed in the present application is It has a stator formed as an armature and a rotor.
  • the plurality of coil winding bodies are combined in an annular shape in the first direction.
  • the rotor is rotatably supported with the outer peripheral surface of the rotor core facing the inner peripheral surface of the stator.
  • the linear motor disclosed in the present application is A mover formed as an armature and a flat plate-shaped stator provided at equal intervals in the first direction and having a plurality of convex portions protruding in the second direction are provided.
  • the plurality of coil winding bodies are combined in a straight line.
  • the mover is capable of linear movement by having the tip of the split tooth portion of the mover face the upper surface of the stator.
  • the method for manufacturing an armature disclosed in the present application is as follows.
  • a pair of the split cores are opened in a direction in which the pair of the split cores are separated from each other, and a magnetized magnet material is used between the pair of the split cores from the tip side of the split teeth portion. It has a permanent magnet intermediate body which is the permanent magnet before magnetism, or a magnetic material insertion step of inserting the permanent magnet.
  • the method for manufacturing a rotary electric machine disclosed in the present application is as follows.
  • the rotor is rotatably arranged so that the outer peripheral surface of the rotor core faces the inner peripheral surface of the stator.
  • the method for manufacturing a linear motor disclosed in the present application is as follows.
  • FIG. It is a perspective view of the rotary electric machine according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a perspective view of the linear motor according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a perspective view of the stator according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a side view of the stator according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • FIG. is a perspective view of the coil winding body which comprises the stator according to Embodiment 1.
  • FIG. It is an exploded view of the coil winding body according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a perspective view of the split core according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a flow chart which shows the manufacturing process of the stator according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. It is a perspective view of the linear motor according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a perspective view of the stator according to Embodiment 1.
  • FIG. It
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. This is another example of a cross-sectional view of a main part of the divided core according to the first embodiment.
  • FIG. It is a conceptual diagram which shows the structure of the winding apparatus by Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing which is perpendicular to the axial direction of the coil winding body as a comparative example by Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view perpendicular to the axial direction of the coil wound body according to the first embodiment. It is sectional drawing which shows the other variation of the permanent magnet according to Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the other variation of the permanent magnet according to Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the other variation of the permanent magnet according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of a conductor constituting the coil according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a conductor constituting the coil according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a conductor constituting the coil according to the first embodiment.
  • It is a modification of the coil according to the first embodiment, and is the figure explaining the continuous dislocation part.
  • It is a perspective view of the batch dislocation part of the coil by Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure explaining the position which provides the batch dislocation part shown in FIG.
  • It is a flow chart which shows the manufacturing process of the stator according to Embodiment 2.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing a relationship between an insulating portion for a coil winding body and a coil according to the second embodiment.
  • It is a conceptual diagram which shows the coil manufacturing apparatus and the coil manufacturing process by Embodiment 2.
  • FIG. It is a conceptual diagram which shows the coil insertion process by Embodiment 2.
  • FIG. It is a supplementary drawing explaining the dimensional relationship between the coil and a pair of split cores according to the second embodiment.
  • It is a conceptual diagram which shows the permanent magnet intermediate insertion process by Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 5 is a conceptual diagram showing a state in which the permanent magnet intermediate insertion step according to the second embodiment is completed.
  • FIG. 1 is a perspective view of the rotary electric machine 100.
  • the circumferential direction X of the stator 10 is the first direction
  • the radial direction Y orthogonal to the first direction is the second direction
  • the axial direction Z orthogonal to the first direction and the second direction is the third direction.
  • the rotary electric machine 100 includes a stator 10 (armature) and a rotor (movable element) 20.
  • the main body of the rotor 20 is composed only of the rotor core 20a having ferromagnetism.
  • the rotor 20 is rotatably supported by a bearing (not shown) with the outer peripheral surface of the rotor core 20a facing the inner peripheral surface of the stator 10.
  • a permanent magnet is not used for the rotor 20, and the rotational force of the rotor 20 is generated by the attractive force obtained by the magnetic field generated by the coil 4 of the stator 10.
  • the rotary electric machine 100 is a so-called flux switching motor or a switching reluctance motor.
  • FIG. 2 is a perspective view of the linear motor 100R.
  • the linear motor 100R includes a stator 10R formed in a flat plate shape, and a mover 20R that floats on the stator 10R through a gap and moves linearly. That is, the tip portion 11Rtin of the split tooth portion 11Rt of the mover 20R faces the upper surface of the stator 10R.
  • the moving direction X of the mover 20R is the first direction
  • the protruding direction Y of the split tooth portion 11Rt orthogonal to the first direction is the direction orthogonal to the second direction, the first direction, and the second direction.
  • Z be the third direction.
  • the linear motor 100R uses the same principle as the generation of the rotational force of the rotor 20 described above. That is, the propulsive force of the mover 20R (armature) is such that the suction force generated by the coil 4R of the mover 20R is provided on the upper surface of the stator 10R at equal intervals in the moving direction X and in the protruding direction Y. It is obtained by acting on the protruding convex portion 10Rt.
  • the major difference between the rotary electric machine 100 and the linear motor 100R is that the stator 10 which is an armature does not move in the rotary electric machine 100, whereas the mover 20R which is an armature moves in the linear motor.
  • FIG. 3 is a perspective view of the stator 10.
  • FIG. 4 is a side view of the stator 10.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view of the coil winding body 10A constituting the stator 10.
  • FIG. 7 is an exploded view of the coil winding body 10A and the coil winding intermediate body 10MA.
  • FIG. 7 will be used in two ways in the following description. The case where the coil winding intermediate body 10MA having the unmagnetized permanent magnet intermediate 3M is described and the case where the coil winding body 10A having the magnetized permanent magnet 3 is described.
  • FIG. 8 is a perspective view of the split core 11.
  • FIG. 9 is a flow chart showing a manufacturing process of the stator 10.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • FIG. 11 is another example of a cross-sectional view of a main part of the divided core 11.
  • the armature will be described by taking a rotary electric machine as an example.
  • the principle of driving the rotary electric machine 100 and the linear motor 100R is the same, and the present application applies to both the rotary electric machine and the linear motor. Applicable.
  • the stator 10 is composed of 14 coil winding bodies 10A combined in an annular shape.
  • the number of coil winding bodies 10A is not limited to this, and the stator 10 can be configured by any number required by the characteristics of the rotary electric machine 100.
  • the coil winding body 10A has two pairs of divided cores 11 divided in the circumferential direction.
  • the split core 11 shown in FIG. 8 and the same split core 11 as the split core 11 inverted in the axial direction Z form a pair of split cores 11.
  • the split core 11 is a laminated core in which electromagnetic steel sheets, which are magnetic plate materials, are laminated in the axial direction Z.
  • Each of the split cores 11 has a split yoke portion 11y, a split tooth portion 11t protruding inward in the radial direction from the split yoke portion 11y, and one of the circumferential directions X from the tip of the split tooth portion 11t in the radial direction Y.
  • a shoe portion 11s protruding from the permanent magnet 3) is provided.
  • a permanent magnet 3 is sandwiched between the pair of split cores 11 in the circumferential direction X.
  • the cross-sectional shape of the permanent magnet 3 perpendicular to the axial direction Z is trapezoidal.
  • a coil 4 is wound around the pair of split tooth portions 11t of the pair of split cores 11 via the two insulating portions 21a and the two insulating portions 21b.
  • the insulating portion 21a and the insulating portion 21b electrically insulate the split core 11 and the coil 4.
  • the coil winding body 10A has a structure in which a pair of split cores 11 having a permanent magnet 3 sandwiched between them is wound around two split tooth portions 11t with magnet wires via insulating portions 21a and 21b. .. Further, the two divided cores 11 are symmetrical with respect to the permanent magnet 3.
  • the split core of the mover 20R of the linear motor 100R shown in FIG. 2 has the same configuration.
  • the upper end surface of the paper surface is one end surface
  • the lower end surface of the paper surface is the other end surface
  • the divided core 11 on the right side of FIG. Let the core 11 be the other split core 11.
  • the first insulating portion 21a is an upper half of the one end surface of one split core 11 in the axial direction Z and the inner peripheral surface of the slot S of one split core 11 in the axial direction Z (inner peripheral surface of the split yoke portion 11y). And the side surface of the split tooth portion 11t in the circumferential direction X and the outer peripheral surface of the shoe portion 11s).
  • the first insulating portion 21b covers the other end surface of one of the split cores 11 in the axial direction Z and the other half of the inner peripheral surface of the slot S in the axial direction Z.
  • the second insulating portion 21b is the upper half of the one end surface of the other split core 11 in the axial direction Z and the inner peripheral surface of the slot S of the other split core 11 in the axial direction Z (inner circumference of the split yoke portion 11y).
  • the surface and the side surface of the split tooth portion 11t in the circumferential direction X and the outer peripheral surface of the shoe portion 11s) are covered.
  • the second insulating portion 21a covers the other end surface of the other split core 11 in the axial direction Z and the other half of the inner peripheral surface of the slot S in the axial direction Z.
  • the insulating portions 21a and 21b are inserted along the inner peripheral surface of the slot S from two vertical directions in the axial direction Z, respectively.
  • step S1-1 split core manufacturing step
  • one of the pair of split cores 11 has a shape that can be combined by arranging the top and bottom in the Z direction in reverse, the distinction between left and right is omitted.
  • Caulking is an example of a method of fixing the layers of the divided cores 11.
  • At least two plastically processed concave portions 12r and convex portions 12p are provided at appropriate positions of the iron core pieces 11p, and the iron core pieces 11p laminated in the axial direction Z are connected to each other. Fits and sticks.
  • an electromagnetic steel sheet having an adhesive layer 13 capable of adhering by melting and solidifying by heat is used on the surface of the electromagnetic steel sheet in which the iron core piece 11p is punched out in advance. Can be done.
  • the fixing method is not limited to this.
  • a permanent magnet intermediate 3M (permanent magnet 3 before magnetization) is manufactured using a magnetizable material in a process separate from the split core manufacturing step (step S1-2: permanent magnet intermediate manufacturing step). .. Further, the insulating portions 21a and 21b are manufactured in a process different from the above two steps (step S1-3: insulating portion manufacturing step).
  • step S2 the split core assembly step (step S2) is carried out.
  • the prepared pair of two split cores 11, the two insulating portions 21a and 21b, respectively, and the permanent magnet intermediate 3M before magnetism are combined.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram showing the configuration of the winding device 60.
  • the coil 4 is wound around the pair of split cores 11 sandwiching the magnetized permanent magnet 3 by using the winding device 60 to obtain the coil winding body 10A (step S4: coil winding step). ).
  • step S5 14 coil winding bodies 10A are combined in an annular shape as shown in FIG.
  • This step includes a step for maintaining the posture of the coil winding bodies 10A arranged in an annular shape.
  • the stator 10 shown in FIG. 3 is obtained through a process of welding the circumferential ends of the split yoke portions 11y of the adjacent split cores 11 to each other.
  • step S6 the terminal wires 41 of each coil 4 are connected to form a circuit for realizing the function of the stator 10.
  • the magnetizing step of the permanent magnet 3 (step S3) can be performed immediately after the production of the permanent magnet intermediate 3M (step S1-2) or after the coil winding step (step S4), and is shown in FIG. It is not limited to the order of the process.
  • the stator 10 and the rotor 20 are rotatably arranged so that the outer peripheral surface of the rotor core 20a faces the inner peripheral surface of the stator 10 to obtain the rotary electric machine 100.
  • the mover 20R is used.
  • the tip portion 11Rtin of the split teeth portion 11Rt is opposed to the upper surface of the stator 10R and is movably arranged to obtain the linear motor 100R.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the coil winding body 10B as a comparative example, perpendicular to the axial direction Z.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the coil winding body 10A perpendicular to the axial direction Z.
  • permanent magnets 3C having a rectangular cross-sectional shape perpendicular to the axial direction Z are sandwiched by a pair of split cores 11C from both sides in the circumferential direction X.
  • permanent magnets 3 having a substantially trapezoidal cross-sectional shape perpendicular to the axial direction Z are sandwiched by a pair of split cores 11 from both sides in the circumferential direction X.
  • the width of the permanent magnet 3 in the circumferential direction is larger at the inner peripheral side end portion (end portion on the split tooth 11 side) than at the outer peripheral side end portion (end portion on the split yoke side).
  • the cross-sectional areas of the permanent magnet 3 and the permanent magnet 3C perpendicular to the axial direction Z are equal.
  • the flow of the second magnetic flux E2 passes from the N poles of the permanent magnets 3 and 3C through one of the split tooth portions 11t and 11Bt on the side in which the N poles are in contact, to the inner peripheral side of the stator, and further to the inner peripheral side of the stator. It is a magnetic flux that returns to the S pole of the permanent magnets 3 and 3C through the divided tooth portions 11t and 11Bt of the divided cores 11 and 11B.
  • the coil winding body 10A of the present application shown in FIG. 14 has the above-mentioned second magnetic flux E2 more than the coil winding body 10B of the comparative example shown in FIG. Is larger than the flow of the first magnetic flux E1 described above. That is, the magnetic flux density is high.
  • the magnetic flux that contributes to the rotational force of the rotor 20 is the second magnetic flux E2.
  • the cross-sectional shape of the permanent magnet 3 is longer on the inner peripheral side than on the outer peripheral side.
  • the magnetic flux density of the second magnetic flux E2 flowing inward in the radial direction of the stator 10 can be improved as compared with the permanent magnet 3B having a rectangular cross-sectional shape.
  • the torque given to the rotor 20 can be increased, so that the efficiency of the rotary electric machine 100 can be improved, the size can be reduced, and the cogging torque can be reduced.
  • the permanent magnet 3 having a cross-sectional shape perpendicular to the axial direction Z having a small outer peripheral side and a large inner peripheral side has been described so far.
  • the width of the outer peripheral side end is zero.
  • the same effect can be expected even if the vertical cross section has a triangular shape.
  • trapezoid The reason why we have dared to express it as "trapezoid" is that if the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction Z of the permanent magnet is a perfect triangle, there is a concern that the sharp tip on the outer peripheral side of the permanent magnet will crack. In this application, considering that the minute difference in the width of the tip does not significantly affect the characteristics of the rotary electric machine 100, or that a surface having a minute width remains from the viewpoint of processing the permanent magnet. These are collectively referred to as a trapezoidal shape in a broad sense.
  • outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the permanent magnet 3 may be curved surfaces having the same curvature as the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the divided core 11, respectively.
  • FIGS. 15 to 17 are cross-sectional views showing other variations of the permanent magnet 3.
  • the inner peripheral width Lin is larger than the outer peripheral width Lout.
  • the length of the outer peripheral direction X is Lout
  • the width of the inner peripheral side X in the circumferential direction is 2 (L2) with respect to the length L1 in the radial direction Y. It has a shape that grows in steps.
  • the permanent magnet 3E shown in FIG. 16 has a rectangular cross section 3E1 having a rectangular cross section perpendicular to the axial direction Z on the outer peripheral side and a trapezoidal cross section having a rectangular cross section perpendicular to the axial direction Z on the inner peripheral side of the rectangular cross section 3E1. It has a shape that is combined with the trapezoidal portion 3E2.
  • the permanent magnet 3F shown in FIG. 17 has a first cross section trapezoidal portion 3F1 having a trapezoidal cross section perpendicular to the axial direction Z on the outer peripheral side and a cross section perpendicular to the axial direction Z on the inner peripheral side of the first cross section trapezoidal portion 3F1.
  • the length of the lower base of the first cross-section trapezoidal portion 3F1 and the length of the upper base of the second cross-section trapezoidal portion 3F2 are equal.
  • the cross-sectional area on the tip side of the divided tooth portion 11t is larger.
  • the cross-sectional area on the split yoke portion 11y side may be larger than the cross-sectional area, and the shapes of FIGS. 15 to 17 may be combined.
  • FIGS. 18 to 20 are cross-sectional views of the bundled wire 42 constituting the coil 4 of the first embodiment.
  • the bundled wire 42 is a so-called para-wire composed of a plurality of conductors 43 connected in parallel.
  • any of the conductors shown in FIGS. 18 to 20 may be used.
  • FIG. 21 is a modification of the coil 4 of the first embodiment, and is a diagram for explaining the continuous dislocation portion 47.
  • FIG. 22 is a modification of the coil of the first embodiment, and is a diagram for explaining the batch dislocation portion 48.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a position where the batch dislocation portion shown in FIG. 22 is provided.
  • the resistance ratio between the vicinity of the surface of the conductor 43 and the central portion of the conductor 43 changes, that is, the so-called skin effect. Occurs.
  • a coil winding body 10A composed of a split core 11 provided with both a centrally wound coil 4 and a permanent magnet 3, which is the object of the present application, and a plurality of these, a stator 10 arranged in an annular shape, and the stator 10 thereof.
  • a bundled wire 42 in which a plurality of conductors 43 with an insulating coating are bundled in order to suppress the skin effect.
  • the conductor 43 used in the rotary electric machine 100.
  • the conductor 43 has a square wire having a square cross section having a side length of a as shown in FIG. 19 or a two-sided length shown in FIG. A flat line having a rectangular cross section, where a> b, is used.
  • the surface of the conductor 43 is usually covered with an insulating coating 44 such as an enamel layer, and various types of the thickness t of the insulating coating 44 are provided by the manufacturer depending on the withstand voltage specification.
  • some coils have an adhesive layer on the outside of the insulating coating 44 in order to heat the coil 4 after winding and self-fuse it to maintain its shape.
  • the outer circumference of the bundle wire 42 may be covered with an insulating tape 46 for taping.
  • the conductor 43 is always located outside the other conductor 43, and conversely, it is always inside the other conductor 43. Since the conductor 43 to be located is formed, a difference in the density of the magnetic flux passing through the bundled wire 42 causes a phase difference and a potential difference, which causes a new problem that the loss of the rotary electric machine 100 increases. Therefore, in order to suppress the phase difference and the potential difference in the bundled wire, a method of providing a so-called dislocation portion in which the winding position of the conductor 43 is exchanged is known in the coil 4.
  • the continuous dislocation electric wire shown in FIG. 21 may be used as the bundled wire 42 having a dislocation portion.
  • this dislocation wire flat wires or square wires are stacked in two rows, and the two conductors 43 move clockwise or counterclockwise in the bundled wire and circulate at each dislocation pitch P in the longitudinal direction of the conductor 43. It is a structure having a continuous dislocation portion 47.
  • the general winding device 60 shown in FIG. 12 may be used in the coil winding step (step S4) shown in FIG.
  • the use of continuous dislocation wires also has drawbacks.
  • the first drawback is that the continuous dislocation wire is more expensive than the bundled wire 42 that is not dislocated because the manufacturing cost of the dislocation portion is added. Further, as a second drawback, the continuous dislocation electric wire is easily twisted because the conductors are twisted in the same direction, and the continuous dislocation electric wire is liable to be bent, which is called a kink, while winding the coil 4. Poor workability.
  • the third drawback is that the dislocation part swells more than the bundled wire that bundles linear conductors, so if the coil 4 is wound using this, the so-called coil space factor decreases, resulting in the torque of the rotating electric machine. It should be noted that is reduced.
  • the coil space factor is a ratio of the effective cross-sectional area perpendicular to the axial direction Z of the slot accommodating the coil to the cross-sectional area perpendicular to the axial direction Z of the conductors actually constituting the coil.
  • each conductor 43 as shown in FIGS. 18 and 19 is bundled in the bobbin 61.
  • the self-fused bundle wire 42 is wound.
  • the bundled wire 42 is fed out from the nozzle 64 of the flyer 63, which makes a linear reciprocating motion while turning around the tooth portion, via a tensioner 62 for controlling the tension for winding the bundled wire 42, and the winding process is performed. Will be implemented.
  • a bundled wire 42 taped with an insulating material such as insulating tape 46 may be used instead of the self-bonding wire as shown in FIG. 20, a bundled wire 42 taped with an insulating material such as insulating tape 46 may be used.
  • FIG. 22 is a perspective view of the batch dislocation portion 48 provided in the coil.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a position where the batch dislocation portion 48 shown in FIG. 22 is provided.
  • at least one bundled wire 42 is formed at least one batch dislocation portion 48 twisted 180 degrees about the axis of the bundled wire 42.
  • the bulge of the twisted portion of the bundled wire 42 does not exist in the slot S as compared with the coil using the continuous dislocation portion 47 described above. Therefore, it is possible to maintain a high space factor of the coil 4 in the slot S.
  • the armature is An armature that combines multiple coil winding bodies adjacent to each other in the first direction.
  • the coil winding body is between a pair of split cores each having a split yoke portion and a split teeth portion protruding from the split yoke portion in a second direction orthogonal to the first direction, and a pair of the split cores.
  • With a permanent magnet sandwiched between A pair of coils wound around the split teeth portion is provided.
  • the efficiency of the rotary electric machine 100 can be improved, and it is possible to obtain an armature, a rotary electric machine, a linear motor, and a method for manufacturing an armature, a rotary electric machine, and a linear motor, which are small in size, have high torque, and have small cogging.
  • Embodiment 2 the method for manufacturing the armature, the rotary electric machine, the linear motor, and the armature, the rotary electric machine, and the linear motor according to the second embodiment will be described focusing on the parts different from the first embodiment.
  • a method of manufacturing an armature in which a coil 4 is wound after a pair of split cores 11 are combined with a permanent magnet intermediate 3M sandwiched between them has been described.
  • a method of manufacturing the coil 4 in advance and assembling it with other parts will be described.
  • FIG. 24 is a flow chart showing a manufacturing process of the stator according to the second embodiment.
  • FIG. 25 is a perspective view of the coil winding body 210A (excluding the split core).
  • FIG. 26 is an exploded perspective view showing the relationship between the insulating portion 221 for the coil winding body 210A and the coil 204.
  • FIG. 27 is a conceptual diagram showing the winding device 260 and the coil manufacturing process (step S1-4).
  • FIG. 28 is a conceptual diagram showing a coil insertion process.
  • FIG. 29 is a supplementary view illustrating the dimensional relationship between the coil 204 and the pair of split cores 211.
  • FIG. 30 is a conceptual diagram showing a process of inserting a permanent magnet intermediate.
  • FIG. 31 is a conceptual diagram showing a state of the coil winding intermediate 210MA in which the permanent magnet intermediate insertion step has been completed.
  • 32 and 33 are diagrams illustrating the effects of the second embodiment.
  • the coil manufacturing step (step) using the wound frame-shaped insulating portion 221 obtained in the insulating portion manufacturing step. S1-4) Perform.
  • the coil 204 is wound around the winding frame-shaped insulating portion 221.
  • a total of four insulating portions, two insulating portions 21a and two insulating portions 21b, are used in combination.
  • the insulating portion 221 used in the present embodiment is shown in FIG. It is an integral body in the shape of a winding frame shown.
  • the insulating portion 221 includes an inner peripheral surface of a slot for accommodating the coil 204, both end surfaces of the split tooth portion 211t in the axial direction Z, both end surfaces of the split yoke portion 211y in the axial direction Z, and the axial direction Z of the shoe portion 211s. It is integrally formed so as to cover both end faces of the coil 204, and can be used as a winding frame of the coil 204 itself.
  • the portion of the insulating portion 221 along the split tooth portion 211t is referred to as the inner cylinder portion 211k.
  • winding frame-shaped insulating portion 221 By using the winding frame-shaped insulating portion 221, as shown in FIG. 27, a plurality of winding frame-shaped insulating portions 221 are locked to the winding frame jig 67 of the winding device 260, and this is used as a motor or the like. If either the winding frame stage 68 or the nozzle holder 65 is provided with a linear motion mechanism that reciprocates in the direction of the arrow U, the bobbin 61 to the tensioner 62 and the nozzle 64 are rotated as shown by the arrow Q. The bundled wire 42 can be wound around the insulating portion 221 via the above.
  • a plurality of coils 204 can be wound at the same time, and the shape accuracy of the coil 204 can be maintained even if the formed coil 204 is removed from the spindle shaft. Therefore, heat treatment for self-fusion between bundled wires or heat treatment or It becomes easy to peel off the insulating coating of the terminal wire of the coil 204.
  • the batch dislocation portion 48 in the middle of the winding of the coil 204. In that case, it is preferable to rotate the nozzle 64 in the circumferential direction T of the bundle wire 42 when winding the portion where the batch dislocation portion 48 is provided. If the wound frame-shaped insulating portion 221 can maintain the shape of the coil 204 and the insulating portion 221 has a structure for locking the terminal wire with a groove or the like, heat treatment for self-fusion is unnecessary. Is.
  • a method of assembling the coil winding intermediate 210MA by using the winding frame-shaped insulating portion 221 obtained by the above steps and the coil 204 wound around the insulating portion 221 will be described.
  • a pair of split cores 211 are prepared (split core assembly step: step S202-1).
  • the side surfaces 211u of the respective split cores 211 that come into contact with the side surfaces of the permanent magnet in the circumferential direction X are brought into contact with each other. After that, as shown in FIG.
  • the insulating portion 221 and the coil 204 wound around the insulating portion 221 are placed inside the radial direction Y (of the split core 211) while the space between the two split cores 211 is closed. It is inserted into the pair of divided cores 211 from the tip side of the divided tooth portion 211t (coil insertion step with insulating portion: step S202-2).
  • the total V of the width X in the circumferential direction of the tip portion 211tin inside the radial direction Y of the divided tooth portion 211t and the width X in the circumferential direction of the pair of shoe portions 211s is set to be smaller than W. Therefore, as described in the first embodiment, the coil 204 is wound in advance on the insulating portion 221 without first assembling the pair of split cores 11, the pair of insulating portions 21a and 21b, and the permanent magnet intermediate 3M, respectively. After the wire is drawn, it can be assembled to the pair of split cores 211.
  • the pair of split cores 11 are opened in the circumferential direction X, that is, in the directions away from each other, and are inside the radial direction Y between the split cores 211 (of the split teeth portion 211t).
  • the coil winding intermediate 210MA is obtained by inserting the permanent magnet intermediate 203MA from the tip side) (step S202-3: permanent magnet intermediate insertion step (magnetic material insertion step)).
  • the slot has an advantage of inserting the coil 204 into a pair of divided cores in which the space between the divided cores 211 is closed from the inside in the radial direction.
  • the improvement of the space factor of the coil 204 in S can be mentioned.
  • the line extending the bottom surface 49 (the outer surface in the radial direction Y) of the slot in the circumferential direction X is a part of the split yoke portion 211By of the split core 211B. It is interfering. Therefore, if the coil 204B is wound after the split core 211B and the permanent magnet intermediate 203MB are combined first, the conductor interferes with the split yoke portion 211By, so that the coil is wound by the winding device 60 described with reference to FIG. Difficult to line.
  • the insulating portion 221B that maintains the shape and the thin film insulating film 221C are shared, and the coil 204B is previously wound around the insulating portion 221B and the insulating film 221C by using the assembly method of the second embodiment.
  • the space factor of the coil 204B can be improved even with the shape of the above slot, further miniaturization and efficiency improvement of the rotary motor can be expected, and the rotary motor with high torque and small cogging and related to this.
  • a linear motor can be obtained.
  • FIG. 33 shows an example in which the insulating film 221C is used, in FIG. 32, if a gap is obtained between the coil 204B and the split core 211B and a sufficient insulating distance is maintained, the insulating film 221C is used. It is unnecessary.
  • the shoe portion 211s is provided at the inner tip portion 211tin of the split tooth portion 211t in the radial direction Y. Even if the pair of split cores 211, the insulating portion 221 and the permanent magnet intermediate 203MA are not assembled first, the coil 204 is wound around the insulating portion 221 in advance and then assembled to the pair of split cores 211, and the permanent magnet intermediate. Since the body 203MA can be inserted between the pair of split cores 211, improvement in assembly accuracy of the stator and improvement in productivity can be expected.
  • a plurality of coils 204 can be wound at the same time, and the shape accuracy of the coil 204 can be maintained even if the formed coil 204 is removed from the spindle shaft, so that the coil 204 can be self-sealed. It becomes easy to heat-treat or peel off the insulating coating of the end wire of the coil 204.
  • the coil 204B can be inserted into the slot of the split core regardless of the slot shape, and the space factor of the coil 204B can be increased. Further improvement in efficiency and miniaturization of the rotary electric motor can be expected, and torque can be increased. It is possible to obtain a rotary electric machine with high cogging and small cogging and a linear motor related thereto.
  • FIG. 34 is a flow chart showing a manufacturing process of the stator according to the third embodiment.
  • FIG. 35 is an exploded view of the coil winding body 310A.
  • FIG. 35 will be used in two ways in the following description. The case where the coil winding intermediate 310MA having the unmagnetized permanent magnet intermediate 3M is described and the case where the coil winding body 310A having the magnetized permanent magnet 3 is described.
  • FIG. 36 is a supplementary view illustrating the dimensional relationship between the coil 304 and the pair of split cores 211.
  • FIG. 37 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 36 and is a conceptual diagram showing a coil insertion step.
  • the difference between the first embodiment and the present embodiment is that the shape of the insulating portion used is different.
  • the coil forming process and the coil mounting process are different.
  • the difference between the second embodiment and the present embodiment is that, in the second embodiment, the coil 204 is wound in advance around the winding frame-shaped insulating portion 221 and then mounted on the pair of split cores 211.
  • the coil is not wound around the insulating portion, but only the coil is formed in advance.
  • the coil 204 is wound around the winding frame-shaped insulating portion 221 and then inserted into the pair of split cores 11 together.
  • the pair of split cores 211 After mounting the insulating portions 321a and 321b, the separately formed coil 304 is mounted.
  • the pair of split cores 211 manufactured in the split core manufacturing step (step S1-1) are combined with the insulating portion manufacturing step (step S1-3). Assemble the pair of insulating portions 321a and the pair of insulating portions 321b manufactured in 1.
  • the width of the circumferential direction X of the cavity inside the coil 304 is W2
  • the circumferential directions of the insulating portions 321a and 321b mounted on the pair of split cores 211 at the radial inner tips is set to be smaller than W2.
  • the coil 304 manufactured in the coil manufacturing step (step S1-4) is attached to the insulating portions 321a and 321b to form a pair of split cores 211 in which the space between the two is closed. It is inserted into the pair of split tooth portions 211t from the inside in the radial direction (the tip end side of the split teeth portions 211t) (coil insertion step: step S302-2).
  • step S202-3 permanent magnet intermediate insertion step
  • the inner collar (broken line portion) provided in the insulating portions 21a and 21b of the third embodiment is not provided in the insulating portions 321a and 321b. Therefore, even if only the coil 304 is used, the coil 304 wound in advance can be independently inserted into the pair of split cores 211 from the inside in the radial direction Y as in the second embodiment. Then, through the magnetizing step (step S3), the coil winding intermediate 310MA becomes the coil winding body 310A. Subsequent steps are the same as in the second embodiment.
  • the insulation is higher than that of the second embodiment.
  • the resin material of the part can be suppressed.
  • the productivity of the product can be improved, which saves energy and improves the yield of bookbinding.
  • FIG. 38 is a cross-sectional view of the coil winding body 410A perpendicular to the axial direction Z.
  • the magnetic field generated by the stator coil penetrates the permanent magnet in the center of the coil, an eddy current is generated on the surface of the magnet. This eddy current works in the direction of canceling the original magnetic field by creating a new magnetic field, and as a result, thermal demagnetization occurs in which the magnetic characteristics deteriorate due to the increase in Joule heat.
  • the shape of the permanent magnet 403 as a whole has a triangular or trapezoidal cross section perpendicular to the axial direction Z, and the width of the circumferential direction X inside the radial direction Y is the diameter. It is larger than the width in the circumferential direction outside the direction Y. Therefore, the permanent magnet 403 is divided into a plurality of divided permanent magnets 403B in the radial direction Y.
  • the eddy current is reduced to obtain magnetic characteristics.
  • Higher rotary armatures and related linear motors can be obtained.
  • FIG. 39 is a cross-sectional view of the coil winding body 510A perpendicular to the axial direction Z.
  • FIG. 40 is a diagram illustrating the effect according to the present embodiment. In this embodiment, the reinforcing structure of the permanent magnet 503 will be described in particular.
  • the cross section of the reinforcing portions 33a and 33b perpendicular to the axial direction Z is trapezoidal.
  • the coil winding bodies 510A are fitted with the stator 510 shown in FIG. 40 due to heat shrinkage after fitting.
  • the stress Q1 toward the axis works.
  • the stress Q1 is a stress Q2 and a stress Q3 that press the adjacent coil winding bodies 510A against each other in the circumferential direction X.
  • the materials of the reinforcing portions 33a and 33b may be non-conductive materials and have magnetism. Even in this case, the eddy currents generated in the reinforcing portions 33a and 33b can be reduced.
  • the permanent magnet 503 may be an integral one, or may be a permanent magnet 503 divided in the radial direction as described in the fourth embodiment.
  • 100 rotary electric machine 100R linear motor, 10,510 stator, 10A, 10B, 210A, 310A, 410A, 510A coil winding body, 10MA, 210MA, 310MA coil winding intermediate body, 10Rt convex part, 10,10R stator , 11, 11B, 11C, 211, 211B split core, 11p iron core piece, 11s, 211s shoe part, 11t, 11Rt, 211t split tooth part, 211tin, 11Rtin tip part, 11y, 211y split yoke part, 211u side surface, inside 211k Cylinder part, 12p convex part, 12r concave part, 13 adhesive layer, 20 rotor, 20R mover, 20a rotor core, 21a, 21b, 221,221B, 321a, 321b insulation part, 221C insulation film, 3,3C, 3D , 3E, 3F, 403,503 Permanent magnet, 403B Split permanent magnet, 3E1 Rectangular

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Abstract

電機子（１０）は、複数のコイル巻装体（１０Ａ）を第一方向（Ｘ）に隣接させて組み合わせた電機子であって、コイル巻装体（１０Ａ）は、分割ヨーク部（１１ｙ）と、分割ヨーク部（１１ｙ）から第一方向（Ｘ）と直交する第二方向（Ｙ）に突出する分割ティース部（１１ｔ）とをそれぞれ有する一対の分割コア（１１）と、一対の分割コア（１１）の間に挟まれた永久磁石（３）と、一対の分割ティース部（１１）に巻線されたコイル（４）とを備え、永久磁石（３）の、第一方向（Ｘ）及び第二方向（Ｙ）に直交する第三方向（Ｚ）に垂直な断面を第二方向（Ｙ）の中央で、第一方向（Ｘ）に二分した２つの断面積を比較すると、分割ティース部（１１ｔ）の先端側の断面積の方が、分割ヨーク部（１１ｙ）側の断面積よりも大きい。

Description

電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法
　本願は、電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法に関するものである。
　産業用、車載用のモータ等の回転電機においては、小型化、高速化、使用速度範囲の広範囲化が求められている。これらの要求に応えるモータとして回転子構造をシンプル、かつ堅牢なモータ構造とし、固定子側にコイルと永久磁石を用いた、いわゆるフラックススイッチングモータが提案されている。このモータの電機子インダクタンスを低減し、使用速度範囲を拡大するため、ティース部の中央部付近に磁石を埋設したモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第６４２１３４９号（段落００２８～段落００５０、図１）
　特許文献１では、ティース部の中央部付近に永久磁石を埋設したモータを提案している。この永久磁石は、周方向において同じ極性の磁極面が向かい合うように、鉄心に設けられた界磁スロット内に配置されている。また、界磁スロットに挿入された永久磁石の径方向外側には、界磁巻線が収納されている。
　しかしながら、上記永久磁石は、その軸方向に垂直な断面が長方形であり、界磁スロットは、電機子鉄心の内側にのみ開口しており、電機子鉄心の外周面は、電機子鉄心を構成する電磁鋼板によって全周に渡って繋がっている。この繋がっている部分を経由し、永久磁石のＮＳ極が短絡する短絡磁束が発生すると共に、回転子の駆動力とならない、固定子の外周側を通る磁束が多く発生するという課題があった。
　本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、短絡磁束を防止すると共に、電機子のティース部側の磁束密度を増加させ、効率の高い電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法を提供することを目的とする。
　本願に開示される電機子は、
複数のコイル巻装体を第一方向に隣接させて組み合わせた電機子であって、
前記コイル巻装体は、分割ヨーク部と、前記分割ヨーク部から前記第一方向と直交する第二方向に突出する分割ティース部とをそれぞれ有する一対の分割コアと、一対の前記分割コアの間に挟まれた永久磁石と、
一対の前記分割ティース部に巻線されたコイルとを備え、
前記永久磁石の、前記第一方向及び前記第二方向に直交する第三方向に垂直な断面を前記第二方向の中央で、前記第一方向に二分した２つの断面積を比較すると、前記分割ティース部の先端側の断面積の方が、前記分割ヨーク部側の断面積よりも大きいものである。
　本願に開示される回転電機は、
電機子として形成された固定子と、回転子とを備え、
複数の前記コイル巻装体は、前記第一方向に円環状に組み合わされており、
前記回転子は、前記固定子の内周面に、回転子鉄心の外周面を対向させて、回転可能に支えられているものである。
　本願に開示されるリニアモータは、
電機子としての形成された可動子と、前記第一方向に等間隔に設けられ、かつ前記第二方向に突出する複数の凸部を有する平板状の固定子とを備え、
複数の前記コイル巻装体は、直線状に組み合わされており、
前記可動子は、前記固定子の上面に、前記可動子の前記分割ティース部の先端部を対向させて、直動可能なものである。
　本願に開示される電機子の製造方法は、
前記分割コアを製造する分割コア製造工程と、
前記コイルを予め巻線するコイル製造工程と、
双方の間の空間を閉じた一対の前記分割コアの一対の前記分割ティース部に、前記分割ティース部の先端側から前記コイルを挿入するコイル挿入工程と、
一対の前記分割コアを、一対の前記分割コアが相互に離れる方向に開いて、それぞれの前記分割コアの間に前記分割ティース部の先端側から、着磁可能な磁石素材を用いて製造した着磁前の前記永久磁石である永久磁石中間体又は、前記永久磁石を挿入する磁性体挿入工程とを有するものである。
　また、本願に開示される回転電機の製造方法は、
　前記電機子の製造方法としての固定子の製造方法によって製造する固定子と、
回転子とを、回転子鉄心の外周面が、前記固定子の内周面に対向して回転可能に配置するものである。
　また、本願に開示されるリニアモータの製造方法は、
前記電機子の製造方法としての可動子の製造方法によって製造する可動子を、
固定子上において、前記固定子の上面に前記分割ティース部の先端部を対向させて、移動可能に配置するものである。
　本願に開示される電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法によれば、短絡磁束を防止すると共に、電機子のティース部側の磁束密度を増加させ、効率の高い電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法を提供することができる。
実施の形態１による回転電機の斜視図である。 実施の形態１によるリニアモータの斜視図である。 実施の形態１による固定子の斜視図である。 実施の形態１による固定子の側面図である。 図４のＡ－Ａ断面図である。 実施の形態１による固定子を構成するコイル巻装体の斜視図である。 実施の形態１によるコイル巻装体の分解図である。 実施の形態１による分割コアの斜視図である。 実施の形態１による固定子の製造工程を示すフロー図である。 図８のＢ－Ｂ断面図である。 実施の形態１による分割コアの要部断面図の他の例である。 実施の形態１による巻線装置の構成を示す概念図である。 実施の形態１による比較例としてのコイル巻装体の軸方向に垂直な断面図である。 実施の形態１によるコイル巻装体の軸方向に垂直な断面図である。 実施の形態１による永久磁石の他のバリエーションを示す断面図である。 実施の形態１による永久磁石の他のバリエーションを示す断面図である。 実施の形態１による永久磁石の他のバリエーションを示す断面図である。 実施の形態１によるコイルを構成する、導体の断面図である。 実施の形態１によるコイルを構成する、導体の断面図である。 実施の形態１によるコイルを構成する、導体の断面図である。 実施の形態１によるコイルの変形例であり、連続転位部を説明する図である。 実施の形態１によるコイルの一括転位部の斜視図である。 図２２に示す一括転位部を設ける位置を説明する図である。 実施の形態２による固定子の製造工程を示すフロー図である。 実施の形態２によるコイル巻装体（分割コアを除く）の斜視図である。 実施の形態２によるコイル巻装体用の絶縁部とコイルの関係を示す分解斜視図である。 実施の形態２によるコイル製造装置とコイル製造工程を示す概念図である。 実施の形態２によるコイル挿入工程を示す概念図である。 実施の形態２によるコイルと一対の分割コアとの寸法関係を説明する補足図である。 実施の形態２による永久磁石中間体挿入工程を示す概念図である。 実施の形態２による永久磁石中間体挿入工程が完了した状態を示す概念図である。 実施の形態２の効果を説明する図である。 実施の形態２の効果を説明する図である。 実施の形態３による固定子の製造工程を示すフロー図である。 実施の形態３によるコイル巻装体の分解図である。 実施の形態３によるコイルと一対の分割コアとの寸法関係を説明する補足図である。 図３６のＤ－Ｄ断面図であり、コイル挿入工程を示す概念図である。 実施の形態４によるコイル巻装体の軸方向Ｚに垂直な断面図である。 実施の形態５によるコイル巻装体の軸方向Ｚに垂直な断面図である。 実施の形態５に係る効果を説明する図である。
実施の形態１．
　以下、実施の形態１に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法を図を用いて説明する。
図１は、回転電機１００の斜視図である。
図１に示すように、固定子１０の周方向Ｘを第一方向、第一方向に直交する径方向Ｙを第二方向、第一方向及び第二方向に直交する軸方向Ｚを第三方向とする。
　回転電機１００は、固定子１０（電機子）と回転子（可動子）２０とを備える。回転子２０の本体は、強磁性を有する回転子鉄心２０ａのみで構成されている。そして回転子２０は、固定子１０の内周面に回転子鉄心２０ａの外周面を対向させて、図示しないベアリングによって、回転可能に支えられている。回転子２０には永久磁石を使用しておらず、回転子２０の回転力は、固定子１０のコイル４が発生する磁界によって得られる吸引力によって生み出される。回転電機１００は、いわゆるフラックススイッチングモータ、或いは、スイッチングリラクタンスモータと呼ばれるものである。
　図２は、リニアモータ１００Ｒの斜視図である。リニアモータ１００Ｒは、平板状に形成された固定子１０Ｒと、この固定子１０Ｒの上に空隙を介して浮上して直動運動する可動子２０Ｒとを備える。すなわち、可動子２０Ｒの分割ティース部１１Ｒｔの先端部１１Ｒｔｉｎは、固定子１０Ｒの上面に対向している。図２のリニアモータにおいては、可動子２０Ｒの移動方向Ｘを第一方向、第一方向に直交する分割ティース部１１Ｒｔの突出方向Ｙを第二方向、第一方向及び第二方向に直交する方向Ｚを第三方向とする。
　リニアモータ１００Ｒは、上述の回転子２０の回転力の発生と同じ原理を利用している。すなわち、可動子２０Ｒ（電機子）の推進力は、可動子２０Ｒのコイル４Ｒが発生する吸引力が、固定子１０Ｒの上面に、移動方向Ｘに等間隔に設けられ、かつ、突出方向Ｙに突出する凸部１０Ｒｔに作用することにより得られる。回転電機１００とリニアモータ１００Ｒの大きく異なる点は、回転電機１００では、電機子である固定子１０が動かないのに対して、リニアモータでは、電機子である可動子２０Ｒが動く点である。また、回転電機１００では、電機子である固定子１０を構成する複数のコイル巻装体（詳細は後述）が、円環状に組み合わされているのに対して、リニアモータ１００Ｒでは、電機子である可動子２０Ｒを構成する複数のコイル巻装体が、直線状に組み合わされている点である。
　図３は、固定子１０の斜視図である。
図４は、固定子１０の側面図である。
図５は、図４のＡ－Ａ断面図である。
図６は、固定子１０を構成するコイル巻装体１０Ａの斜視図である。
図７は、コイル巻装体１０Ａ、コイル巻装中間体１０ＭＡの分解図である。
図７については、以下の説明において２通りの使い方をする。着磁されていない永久磁石中間体３Ｍを有するコイル巻装中間体１０ＭＡに関する説明をする場合と、着磁後の永久磁石３を有するコイル巻装体１０Ａに関する説明をする場合である。
図８は、分割コア１１の斜視図である。
図９は、固定子１０の製造工程を示すフロー図である。
図１０は、図８のＢ－Ｂ断面図である。
図１１は、分割コア１１の要部断面図の他の例である。
　本実施の形態では、回転電機を例として電機子について説明するが、上述したように、回転電機１００とリニアモータ１００Ｒが駆動する原理は同じであり、本願は、回転電機およびリニアモータいずれにも適用できる。
　図１、図２に示すように、固定子１０は、円環状に組み合わされた１４個のコイル巻装体１０Ａによって構成されている。ただし、コイル巻装体１０Ａの数はこれに限定されるものではなく、回転電機１００の特性上必要となる任意の個数にて固定子１０を構成できる。
　図６、図７に示すようにコイル巻装体１０Ａは、周方向に分割された２個一対の分割コア１１を有する。図８に示す分割コア１１と、当該分割コア１１と同じ分割コア１１を軸方向Ｚに反転させた物とが一対の分割コア１１となる。分割コア１１は、磁性板材である電磁鋼板を軸方向Ｚに積層した積層コアである。それぞれの分割コア１１は、分割ヨーク部１１ｙと、分割ヨーク部１１ｙから径方向Ｙの内側に突出する分割ティース部１１ｔと、分割ティース部１１ｔの径方向Ｙの先端から、周方向Ｘの一方（永久磁石３と反対側）に突出するシュー部１１ｓとを備える。
　一対の分割コア１１の周方向Ｘの間には、永久磁石３が挟まれている。永久磁石３の軸方向Ｚに垂直な断面形状は、台形である。そして、一対の分割コア１１の一対の分割ティース部１１ｔの周囲には、２個の絶縁部２１ａと２個の絶縁部２１ｂを介してコイル４が巻線されている。絶縁部２１ａ及び絶縁部２１ｂは、分割コア１１と、コイル４とを電気的に絶縁する。
　すなわち、コイル巻装体１０Ａは、永久磁石３を間に挟んだ一対の分割コア１１の２つの分割ティース部１１ｔの周囲を、絶縁部２１ａ、２１ｂを介してマグネットワイヤで巻き回した構造である。また、２個の分割コア１１は、永久磁石３に対して左右対象となっている。なお、図２に示すリニアモータ１００Ｒの可動子２０Ｒの分割コアも同じ構成である。
　ここで、図７、図８の分割コア１１について、紙面上側の端面を一端面、紙面下側の端面を他端面とし、図７、右側の分割コア１１を一方の分割コア１１、左側の分割コア１１を他方の分割コア１１とする。
　１個目の絶縁部２１ａは、一方の分割コア１１の軸方向Ｚの一端面及び一方の分割コア１１のスロットＳの内周面の軸方向Ｚの上半分（分割ヨーク部１１ｙの内周面と分割ティース部１１ｔの周方向Ｘの側面とシュー部１１ｓの外周面）を覆っている。また、１個目の絶縁部２１ｂは、一方の分割コア１１の軸方向Ｚの他端面及びスロットＳの内周面の軸方向Ｚの残りの半分を覆っている。
　そして２個目の絶縁部２１ｂは、他方の分割コア１１の軸方向Ｚの一端面及び他方の分割コア１１のスロットＳの内周面の軸方向Ｚの上半分（分割ヨーク部１１ｙの内周面と分割ティース部１１ｔの周方向Ｘの側面とシュー部１１ｓの外周面）を覆っている。また、２個目の絶縁部２１ａは、他方の分割コア１１の軸方向Ｚの他端面及びスロットＳの内周面の軸方向Ｚの残りの半分を覆っている。絶縁部２１ａ、２１ｂは、それぞれ軸方向Ｚの上下二方向からスロットＳの内周面に沿って挿入する。
　次に、図９を用いて、固定子１０の製造方法を説明する。
まず、電磁鋼板から、図８に示す複数の鉄心片１１ｐを打ち抜いて積層し、各積層間を固着する（ステップＳ１－１：分割コア製造工程）。分割コア１１は、２個で一対なので、鉄心片１１ｐは、全部で２８枚製造する。
　上述のように一対の分割コア１１は、一方をＺ方向の天地を逆に配置して組み合わせることが可能な形状としているため、左右の区別は省略している。分割コア１１の積層間を固着する方法の例として、カシメ加工がある。
　図８、図１０に示すように、鉄心片１１ｐの適当な位置に少なくとも２か所、塑性加工を施しの凹部１２ｒと凸部１２ｐとを設け、軸方向Ｚに積層された鉄心片１１ｐ同士を嵌合して固着する。
　なお、他の固着方法として、図１１に示すように、予め鉄心片１１ｐを打ち抜く電磁鋼板の表面に、熱によって溶融し固化することで接着が可能な接着層１３を備えた電磁鋼板を用いることができる。なお、固着方法はこの限りではない。
　分割コア製造工程とは別工程にて、着磁可能な磁石素材を用いて永久磁石中間体３Ｍ（着磁前の永久磁石３）を製造する（ステップＳ１－２：永久磁石中間体製造工程）。また、上記２つの工程とは別工程にて、絶縁部２１ａ、２１ｂを製造する（ステップＳ１－３：絶縁部製造工程）。
　次に、分割コア組立工程（ステップＳ２）を実施する。この工程では、図７に示すように、準備した２個一対の分割コア１１と、それぞれ２個の絶縁部２１ａ、２１ｂと、着磁前の永久磁石中間体３Ｍを組み合わせる。
　次に、図示しない着磁ヨーク部を用いて、永久磁石中間体３Ｍに着磁し、永久磁石３を得る（ステップＳ３：着磁工程）。
図１２は、巻線装置６０の構成を示す概念図である。
次に、着磁後の永久磁石３を挟んだ一対の分割コア１１に対し、巻線装置６０を用いてコイル４を巻線し、コイル巻装体１０Ａを得る（ステップＳ４：コイル巻線工程）。
　次に、固定子組立工程（ステップＳ５）において、１４個のコイル巻装体１０Ａを、図３に示すように、円環状に組み合わせる。この工程では、円環状に配列したコイル巻装体１０Ａの姿勢を保つための行程が含まれる。そして、例えば、隣り合う分割コア１１の分割ヨーク部１１ｙの周方向端部同士を溶接するなどの行程を経て、図３に示す固定子１０を得る。
　次に、結線工程（ステップＳ６）において、各コイル４の端末線４１を接続し、固定子１０の機能を実現するための回路を形成する。なお、永久磁石３の着磁工程（ステップＳ３）については、永久磁石中間体３Ｍの製造（ステップＳ１－２）の直後、あるいはコイル巻線工程（ステップＳ４）の後に行うこともでき、図９の行程順の限りではない。
　最後に、固定子１０と、回転子２０とを、回転子鉄心２０ａの外周面が、固定子１０の内周面に対向して回転可能に配置して回転電機１００を得る。
　また、電機子がリニアモータ１００Ｒの可動子２０Ｒである場合は、可動子２０Ｒを、
固定子１０Ｒ上において、固定子１０Ｒの上面に分割ティース部１１Ｒｔの先端部１１Ｒｔｉｎを対向させて、移動可能に配置してリニアモータ１００Ｒを得る。
　次に、図１３～図１７を用いて、永久磁石３の内周側の磁束密度の向上について説明する。
図１３は、比較例としてのコイル巻装体１０Ｂの軸方向Ｚに垂直な断面図である。
図１４は、コイル巻装体１０Ａの軸方向Ｚに垂直な断面図である。
図１３に示す比較例のコイル巻装体１０Ｂでは、軸方向Ｚに垂直な断面形状が長方形である永久磁石３Ｃが、一対の分割コア１１Ｃによって、周方向Ｘの両側から挟まれている。
一方、図１４に示す本願のコイル巻装体１０Ａでは、軸方向Ｚに垂直な断面形状が概ね台形の永久磁石３が、一対の分割コア１１によって、周方向Ｘの両側から挟まれており、永久磁石３の周方向の幅は、内周側端部（分割ティース１１側の端部）の方が、外周側端部（分割ヨーク側の端部）よりも大きい。しかしながら、永久磁石３と永久磁石３Ｃの軸方向Ｚに垂直な断面積は、等しい。
　図１４に示すコイル巻装体１０Ａの場合も、図１３に示す比較例としてのコイル巻装体１０Ｂの場合も、それぞれ一対の分割コア１１、分割コア１１Ｂには大きく分けて２種類の磁束が流れる。第一の磁束Ｅ１の流れは、永久磁石３、３ＣのＮ極から、当該Ｎ極が接する側の一方の分割ヨーク部１１ｙ、１１Ｂｙを通って固定子の外周側に抜け、さらに、他方の分割コア１１、１１Ｂの分割ヨーク部１１ｙ、１１Ｂｙを通って永久磁石３、３ＣのＳ極に戻る磁束である。
　第二の磁束Ｅ２の流れは、永久磁石３、３ＣのＮ極から、当該Ｎ極が接する側の一方の分割ティース部１１ｔ、１１Ｂｔを通って固定子の内周側に抜け、さらに、他方の分割コア１１、１１Ｂの分割ティース部１１ｔ、１１Ｂｔを通って永久磁石３、３ＣのＳ極に戻る磁束である。
　図１３と図１４とを比較すると分かるように、図１４に示す本願のコイル巻装体１０Ａの方が、図１３に示す比較例のコイル巻装体１０Ｂよりも、上述の第二の磁束Ｅ２の流れが、上述の第一の磁束Ｅ１の流れよりも多い。すなわち、磁束密度が高くなっている。そして、回転子２０の回転力に寄与する磁束は、この第二の磁束Ｅ２である。
　このように、永久磁石３と永久磁石３Ｃとは軸方向Ｚに垂直な断面積が等しいながらも、永久磁石３の断面形状を、内周側の方が外周側よりも、周方向の長さが長い台形とすることにより、断面形状が長方形の永久磁石３Ｂよりも、固定子１０の径方向内側に流れる第二の磁束Ｅ２の磁束密度を向上させることができる。これにより、回転子２０に与えるトルクを増加することができるので、回転電機１００の効率の向上、小型化、及び、コギングトルクの低減が期待できる。
　なお、これまで、軸方向Ｚに垂直な断面形状が、外周側が小さく内周側が大きい台形である永久磁石３について説明したが、例えば、外周側端部の幅がゼロである、軸方向Ｚに垂直な断面が三角形の形状であっても同じ効果が期待できる。
　これまで敢えて「台形」と表現した理由としては、永久磁石の軸方向Ｚに垂直な断面形状を完全な三角形状とすれば、永久磁石の外周側の鋭利な先端部に割れが生じる懸念があること、微小な先端部の幅の差は、回転電機１００の特性に大きな影響を及ぼさないこと、或いは、永久磁石の加工の観点から微小な幅を有する面が残ることを考慮して、本願ではこれらを総称して広義の台形形状とした。
　さらに、永久磁石３の、外周面および内周面は、それぞれ分割コア１１の外周面および内周面と同じ曲率を有する曲面としてもよい。
　図１５～図１７は、永久磁石３の他のバリエーションを示す断面図である。
永久磁石の軸方向Ｚに垂直な断面において、内周側と外周側の幅が異なる永久磁石の変形例として、例えば、図１５～図１７に示すような例がある。いずれも、内周の幅Ｌｉｎが外周の幅Ｌｏｕｔよりも大きい。
　図１５に示す永久磁石３Ｄは、外周の周方向Ｘの長さがＬｏｕｔであり、径方向Ｙの長さＬ１に対して、内周側の周方向Ｘの幅が２・（Ｌ２）ずつ、階段状に大きくなる形状である。また、図１６に示す永久磁石３Ｅは、外周側に軸方向Ｚに垂直な断面が長方形の断面長方形部３Ｅ１と、断面長方形部３Ｅ１の内周側に軸方向Ｚに垂直な断面が台形の断面台形部３Ｅ２とを合わせた形状をしている。断面長方形部３Ｅ１の短辺と断面台形部３Ｅ２の上底の長さは等しい。また、図１７に示す永久磁石３Ｆは、外周側に軸方向Ｚに垂直な断面が台形の第一断面台形部３Ｆ１と、第一断面台形部３Ｆ１の内周側に軸方向Ｚに垂直な断面が同じく台形の第二断面台形部３Ｆ２とを合わせた形状をしている。第一断面台形部３Ｆ１の下底と、第二断面台形部３Ｆ２の上底の長さは等しい。
　このように、永久磁石３の軸方向Ｚに垂直な断面を径方向Ｙの中央で、周方向Ｘに二分した２つの断面積を比較すると、分割ティース部１１ｔの先端側の断面積の方が、分割ヨーク部１１ｙ側の断面積よりも大きければ良く、図１５～図１７の形状を組み合わせたものであってもよい。
　次に、図１８～図２３を用いて、図５～図７に示すコイル４の導体とその変形例について説明する。
　図１８～図２０は、実施の形態１のコイル４を構成する、束線４２の断面図である。束線４２は、並列に接続された複数の導体４３からなる、所謂パラ線である。束線４２を構成する導体４３としては、図１８～図２０に示すいずれの導体を利用するとよい。
図２１は、実施の形態１のコイル４の変形例であり、連続転位部４７を説明する図である。
図２２は、実施の形態１のコイルの変形例であり、一括転位部４８を説明する図である。
図２３は、図２２に示す一括転位部を設ける位置を説明する図である。
　回転子２０に与えるトルクを増加するために、コイル４の通電電流、印加電圧、或いは周波数を増加させると、導体４３の表面付近と、導体４３の中央部の抵抗比が変化する、いわゆる表皮効果が発生する。この表皮効果は、周波数が高い程、電流が導体４３の表面に集中して顕著になる。
　そして、この表皮効果によって、導体４３の抵抗、回転電機の銅損が増加するという問題がある。そこで、コイル４の１ターン当たりの導体断面積を等しいながらも導体本数を増やすことで、表皮効果を緩和できることが一般に知られている。
　本願の対象である集中巻きしたコイル４と永久磁石３の両方が設けられた分割コア１１からなるコイル巻装体１０Ａと、これを複数個、環状に配列した固定子１０および当該固定子１０を用いた回転電機１００には、上記表皮効果を抑制するために、複数の絶縁被覆付きの導体４３が束ねられた、束線４２を用いることが有効である。
　回転電機１００に供される導体４３には、銅、アルミが用いられる。導体４３は、図１８に示す丸線に加え、図１９に示すような、１辺の長さがａである、断面が正方形の角線、或いは、図２０に示す、２辺の長さがａ＞ｂである、断面長方形の平角線が用いられる。
　また、導体４３の表面は通常エナメル層などの絶縁被覆４４で覆われており、絶縁被覆４４の厚みｔは、耐電圧仕様によって様々な種類がメーカより提供されている。また、コイル４を巻線後に加熱し自己融着させて形状を維持するために絶縁被覆４４の外側に接着層を有するものもある。さらに、自己融着線でなくても、図２０に示すように、束線４２の外周を絶縁テープ４６で覆いテーピングをするものもある。
　一方で、細線化および多導体化の欠点として、束線４２をコイル４とした時に、常に他の導体４３よりも外側に位置する導体４３と、反対に、常に他の導体４３よりも内側に位置する導体４３とができるがために、束線４２を通過する磁束の密度差が生じることで位相差、電位差が生じ、回転電機１００の損失が増加する問題が新たに生じる。そこで、上記束線内の位相差、電位差を抑制するため、コイル４内に、導体４３の巻線位置を入れ替える、いわゆる転位部を設ける方法が知られている。
　例えば、転位部を有する束線４２として、図２１に示す連続転位電線を用いても良い。
この転位電線は、平角線、或いは角線を２列に積み重ね、導体４３の長手方向の転位ピッチＰ毎に、２本の導体４３が時計方向又は反時計方向に束線内を移動し循環する連続転位部４７を有する構造である。このような、連続転位電線を用いる場合は、図９に示すコイル巻線工程（ステップＳ４）において、図１２に示す一般的な巻線装置６０を用いればよい。一方で、連続転位電線の使用には欠点もある。
　第一の欠点として、連続転位電線は、転位を施さない束線４２と比較して、転位部の製造コストが付加されるため高価である。また、第二の欠点として、連続転位電線は、同一の方向に導体が縒られていることから捻れ易く、コイル４を巻線する最中に連続転位電線にキンクと呼ばれる折れ曲がりが生じ易いため、工作性が悪い。第三の欠点として、転位部は直線状の導体を束ねた束線よりも膨らむため、これを用いてコイル４を巻線すると、いわゆるコイル占積率が低下するため結果的に回転電機のトルクが低下することに注意しなくてはならない。なお、コイル占積率とは、コイルを収納するスロットの軸方向Ｚに垂直な有効断面積に対して、実際にコイルを構成する導体の軸方向Ｚに垂直な断面積が占める割合である。
　このような理由から、図１８、図１９に示す、転位を施していない束線を部分的に捻って転位部を設ける方法を採ることも有効である。
　転位を施していない束線を捻ってコイル４に転位部を設ける場合、例えば、図１２に示す巻線装置６０において、ボビン６１には、図１８、図１９に示すような各導体４３を束ねて自己融着させた束線４２を巻いておく。束線４２は、束線４２を巻き回す張力を制御するためのテンショナ６２を経由して、ティース部の周囲を旋回しながら直線往復運動をするフライヤ６３のノズル６４から繰り出され、巻線工程が実施される。
　なお、図２０に示すような、自己融着線でなくとも、絶縁テープ４６等の絶縁材でテーピングされた束線４２を用いてもよい。
　図２２は、コイルに設けた一括転位部４８の斜視図である。
図２３は、図２２に示す一括転位部４８を設ける位置を説明する図である。
図２２に示すように、コイル４の巻線中に、束線４２を、束線４２の軸芯を中心として１８０度捻られた一括転位部４８を、少なくとも一か所形成する。これにより、上記表皮効果によるコイルの位相差および電位差による回転電機１００の損失増加を抑制することができる。
　図２３に示す位置に一括転位部４８を設けたコイル４は、上述の連続転位部４７を用いるコイルに比べて、束線４２の捻れた部分の膨らみが、スロットＳ内に存在しない。したがって、スロットＳ内におけるコイル４の占積率を高く維持することが可能である。
　実施の形態１に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法によれば、
電機子は、
複数のコイル巻装体を第一方向に隣接させて組み合わせた電機子であって、
前記コイル巻装体は、分割ヨーク部と、前記分割ヨーク部から前記第一方向と直交する第二方向に突出する分割ティース部とをそれぞれ有する一対の分割コアと、一対の前記分割コアの間に挟まれた永久磁石と、
一対の前記分割ティース部に巻線されたコイルとを備え、
前記永久磁石の、前記第一方向及び前記第二方向に直交する第三方向に垂直な断面を前記第二方向の中央で、前記第一方向に二分した２つの断面積を比較すると、前記分割ティースの先端側の断面積の方が、前記分割ヨーク部側の断面積よりも大きいものなので、
永久磁石３のＳＮ極間の短絡磁束を防止できる。また、分割コア１１の回転子２０に近い、内側に流れる磁束密度を効率良く高めることができるので、回転子２０に与えるトルクを増加することができる。これらにより、回転電機１００の効率の向上が期待でき、小型でトルクが高く、コギングの小さい電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法を得ることができる。
実施の形態２．
　以下、実施の形態２に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法を実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。実施の形態１では、一対の分割コア１１に永久磁石中間体３Ｍを挟んで組み合わせてから、コイル４を巻線する電機子の製造方法を説明した。本実施の形態では、コイル４を予め製造しておいて他の部品と組み立てる方法について説明する。
　図２４は、実施の形態２による固定子の製造工程を示すフロー図である。
図２５は、コイル巻装体２１０Ａ（分割コアを除く）の斜視図である。
図２６は、コイル巻装体２１０Ａ用の絶縁部２２１とコイル２０４の関係を示す分解斜視図である。
図２７は、巻線装置２６０とコイル製造工程（ステップＳ１－４）を示す概念図である。
図２８は、コイル挿入工程を示す概念図である。
図２９は、コイル２０４と一対の分割コア２１１との寸法関係を説明する補足図である。
図３０は、永久磁石中間体挿入工程を示す概念図である。
図３１は、永久磁石中間体挿入工程が完了したコイル巻装中間体２１０ＭＡの状態を示す概念図である。
図３２および図３３は、実施の形態２の効果を説明する図である。
　図２４に示すように、本実施の形態では、絶縁部製造工程（ステップＳ１－３）の後工程において、絶縁部製造工程で得た巻枠状の絶縁部２２１を用い、コイル製造工程（ステップＳ１－４）行う。当該工程では、図２５に示すように、巻枠状の絶縁部２２１に対してコイル２０４を巻線する。実施の形態１では、２個の絶縁部２１ａと、２個の絶縁部２１ｂとの計４個の絶縁部を組み合わせて使用したが、本実施の形態で使用する絶縁部２２１は、図２６に示す巻枠状の形状をした一体物である。絶縁部２２１は、コイル２０４を収納するスロットの内周面と、分割ティース部２１１ｔの軸方向Ｚの両端面と、分割ヨーク部２１１ｙの軸方向Ｚの両端面と、シュー部２１１ｓの軸方向Ｚの両端面を覆うように一体形成されていて、それ自体がコイル２０４の巻枠として利用できる。絶縁部２２１のうち、分割ティース部２１１ｔに沿う部分を、内筒部２１１ｋとする。
　巻枠状の絶縁部２２１を利用することにより、図２７に示すように、巻線装置２６０の巻枠用冶具６７に複数の巻枠状の絶縁部２２１を係止させて、これをモータ等の回転動力６６によって矢印Ｑに示すように旋回させると共に巻枠ステージ６８又はノズルホルダ６５のいずれかに、矢印Ｕ方向に往復運動する直動機構を備えれば、ボビン６１からテンショナ６２およびノズル６４を経由して束線４２を絶縁部２２１に巻き回すことができる。
　これにより、コイル２０４を複数個、同時に巻線することができ、形成したコイル２０４をスピンドル軸から取り外してもコイル２０４の形状精度を保てるため、束線間の自己融着のための熱処理或いは、コイル２０４の端末線の絶縁被覆を剥離することが容易になる。
　また、実施の形態１と同様に、コイル２０４の巻線の途中で一括転位部４８を設けることも可能である。その場合は、一括転位部４８を設ける部分を巻線する時に、ノズル６４を束線４２の周方向Ｔに回転させるとよい。なお、巻枠状の絶縁部２２１が、コイル２０４の形状を維持でき、かつ、溝等で端末線を係止する構造を絶縁部２２１が備えていれば、自己融着のための熱処理は不要である。
　次に、以上の工程により得られた巻枠状の絶縁部２２１と、これに巻線されたコイル２０４を用いてコイル巻装中間体２１０ＭＡを組み立てる方法について説明する。
まず、図２８に示すように一対の分割コア２１１を用意する（分割コア組立工程：ステップＳ２０２－１）。そして、図２９に示すように、最終的な製品では、永久磁石の周方向Ｘの側面と接触するそれぞれの分割コア２１１の側面２１１ｕ同士を接触させる。その後、図２８に示すように、双方の分割コア２１１の間の空間を閉じた状態のまま、絶縁部２２１と、これに巻線されたコイル２０４を、径方向Ｙの内側（分割コア２１１の分割ティース部２１１ｔの先端側）から、一対の分割コア２１１に挿入する（絶縁部付きコイル挿入工程：ステップＳ２０２－２）。
　図２９に示すように、絶縁部２２１の内側の内筒部２１１ｋの周方向Ｘの内径をＷとすると、双方の分割コア２１１の間の空間を閉じた状態の一対の分割コア２１１の一対の分割ティース部２１１ｔの径方向Ｙの内側の先端部２１１ｔｉｎの周方向Ｘの幅および一対のシュー部２１１ｓの周方向Ｘの幅の合計Ｖは、Ｗより小さくなるように設定されている。したがって、実施の形態１で説明したように、一対の分割コア１１と、それぞれ一対の絶縁部２１ａ、２１ｂと永久磁石中間体３Ｍとを先に組立てなくとも、絶縁部２２１に予めコイル２０４を巻線した後で、一対の分割コア２１１に組み付けることができる。
　次に、図３０に示すように、一対の分割コア１１を、周方向Ｘに、すなわち相互に離れる方向に開いて、それぞれの分割コア２１１の間に径方向Ｙの内側（分割ティース部２１１ｔの先端側）から永久磁石中間体２０３ＭＡを挿入することによりコイル巻装中間体２１０ＭＡを得る（ステップＳ２０２－３：永久磁石中間体挿入工程（磁性体挿入工程））。
　なお、図３１に示すように、分割コア２１１の永久磁石中間体２０３ＭＡと接触する側面２１１ｕの２点鎖線ｇで示す範囲に予め接着剤を塗布しておけば、以上の工程を終了した状態で、全ての部材を一体化して固定できる。
　さらに、上述のように絶縁部２２１に予めコイル２０４を巻線した後、これらを双方の分割コア２１１の間の空間を閉じた一対の分割コアに径方向Ｙの内側から挿入する利点として、スロットＳに占めるコイル２０４の占積率の向上が挙げられる。
　例えば、図３２に示すような分割コア２１１Ｂの形状では、スロットの底面４９（径方向Ｙの外側の面）を周方向Ｘに延長したラインは、分割コア２１１Ｂの分割ヨーク部２１１Ｂｙの一部と干渉している。したがって、先に分割コア２１１Ｂと永久磁石中間体２０３ＭＢとを組み合わせてからコイル２０４Ｂを巻線しようとすると、導体が分割ヨーク部２１１Ｂｙと干渉するために、図１２で説明した巻線装置６０で巻線することが難しい。
　そこで、図３３に示すように、形状を維持する絶縁部２２１Ｂと、薄膜の絶縁フィルム２２１Ｃを共用し、実施の形態２の組み立て方法を用いて絶縁部２２１Ｂおよび絶縁フィルム２２１Ｃに予めコイル２０４Ｂを巻線すれば、上記スロットの形状であってもコイル２０４Ｂの占積率を向上でき、更なる回転電機の小型化、効率の向上が期待でき、トルクが高くコギングの小さい回転電機と、これに関連するリニアモータを得ることができる。
　尚、図３３では絶縁フィルム２２１Ｃを用いる例を示したが、図３２において、コイル２０４Ｂと、分割コア２１１Ｂとの間に空隙が得られ十分な絶縁距離が保たれるのであれば絶縁フィルム２２１Ｃは不要である。
　実施の形態２に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法によれば、分割ティース部２１１ｔの径方向Ｙの内側の先端部２１１ｔｉｎにシュー部２１１ｓを備えた一対の分割コア２１１と絶縁部２２１と永久磁石中間体２０３ＭＡとを先に組立てなくとも、絶縁部２２１に予めコイル２０４を巻線した後で、一対の分割コア２１１に組み付け、永久磁石中間体２０３ＭＡを一対の分割コア２１１の間に挿入することができるので、固定子の組立精度の向上、生産性の向上が期待できる。
　また、巻線装置２６０によれば、コイル２０４を複数個、同時に巻線することができ、形成したコイル２０４をスピンドル軸から取り外してもコイル２０４の形状精度を保てるため、自己融着のための熱処理、或いは、コイル２０４の端末線の絶縁被覆を剥離することが容易になる。
　これらにより、生産工程の省エネルギー化、製品の歩留まりの向上が期待できる。さらに、スロット形状に拘わらす分割コアのスロットにコイル２０４Ｂを挿入でき、コイル２０４Ｂの占積率を高めることが可能であって、更なる回転電機の効率の向上、小型化が期待でき、トルクが高くコギングの小さい回転電機と、これに関連するリニアモータを得ることができる。
実施の形態３．
　以下、実施の形態３に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法を実施の形態１、２と異なる部分を中心に説明する。
図３４は、実施の形態３による固定子の製造工程を示すフロー図である。
図３５は、コイル巻装体３１０Ａの分解図である。
図３５については、以下の説明において２通りの使い方をする。着磁されていない永久磁石中間体３Ｍを有するコイル巻装中間体３１０ＭＡに関する説明をする場合と、着磁後の永久磁石３を有するコイル巻装体３１０Ａに関する説明をする場合である。
図３６は、コイル３０４と一対の分割コア２１１との寸法関係を説明する補足図である。
図３７は、図３６のＤ－Ｄ断面図であり、コイル挿入工程を示す概念図である。
　実施の形態１と本実施の形態との違いは、まず、使用する絶縁部の形状が異なる点である。次に、コイルの形成工程、コイルの装着工程が異なる。
　実施の形態２と本実施の形態との違いは、まず、実施の形態２では、巻枠状の絶縁部２２１に予めコイル２０４を巻線してから、一対の分割コア２１１に装着したのに対して、本実施の形態では、絶縁部に対してコイルを巻線するのではなく、コイルだけを予め形成する点である。次に、実施の形態２では、巻枠状の絶縁部２２１にコイル２０４を巻線した後、これらを一緒に一対の分割コア１１に挿入したが、本実施の形態では、一対の分割コア２１１に絶縁部３２１ａ、３２１ｂを装着した後、別途形成したコイル３０４を装着する点である。
　本実施の形態では、分割コア組立工程（ステップＳ３０２－１）において、まず、分割コア製造工程（ステップＳ１－１）で製造した一対の分割コア２１１に、絶縁部製造工程（ステップＳ１－３）で製造した一対の絶縁部３２１ａと一対の絶縁部３２１ｂを組み立てる。
　図３６に示すように、コイル３０４の内側の空洞部の周方向Ｘの幅をＷ２とすると、一対の分割コア２１１に装着した絶縁部３２１ａ、３２１ｂの、径方向内側先端における、それぞれの周方向外側端部の間の幅Ｖ２は、Ｗ２より小さくなるように設定されている。
　実施の形態２と同様の手順で、コイルの製造工程（ステップＳ１－４）で製造したコイル３０４を、絶縁部３２１ａ、３２１ｂを装着して双方の間の空間を閉じた一対の分割コア２１１の一対の分割ティース部２１１ｔに、径方向Ｙの内側（分割ティース部２１１ｔの先端側）から挿入する（コイル挿入工程：ステップＳ３０２－２）。
　次に、一対の分割コア２１１を、周方向Ｘに、すなわち相互に離れる方向に開いて、それぞれの分割コア２１１の間に径方向Ｙの内側から永久磁石中間体３Ｍを挿入することによりコイル巻装中間体３１０ＭＡを得る（ステップＳ２０２－３：永久磁石中間体挿入工程）。
　図３７に示すように、実施の形態３の絶縁部２１ａ、２１ｂで設けていた内鍔（破線部分）は、絶縁部３２１ａ、３２１ｂには設けていない。したがって、コイル３０４だけであっても実施の形態２と同様、予め巻線したコイル３０４を単独で径方向Ｙの内側から一対の分割コア２１１に挿入することができる。その後、着磁工程（ステップＳ３）を経て、コイル巻装中間体３１０ＭＡは、コイル巻装体３１０Ａとなる。その後の工程は、実施の形態２と同様である。
　実施の形態３に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法によれば、実施の形態１、２の効果に加えて、実施の形態２よりも絶縁部の樹脂材料を抑制することができる。これらにより、製品の生産性を向上できることから、省エネルギーとなり、製本の歩留まりも向上できる。
実施の形態４．
　以下、実施の形態４に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法を実施の形態１～３と異なる部分を中心に、永久磁石のバリエーションについて説明する。
図３８は、コイル巻装体４１０Ａの軸方向Ｚに垂直な断面図である。
一般に、固定子のコイルによって生じた磁界がコイル中央の永久磁石を貫通すると磁石の表面に渦電流が生じる。この渦電流が新たな磁場を作る事によって元の磁場を打ち消す方向に働き、結果、ジュール熱が増加することで磁気特性が劣化する熱減磁が生じる。
　そこで、本実施の形態では、図３８に示すように、断面台形の分割永久磁石４０３Ｂを径方向Ｙに積み重ねて貼り合わせた永久磁石４０３（永久磁石４０３は、ティース部の２１１ｔの径方向Ｙに垂直に、複数の永久磁石に分割されていることと同義）を使用することにより上記の渦電流による損失を抑制する。
　なお、実施の形態１でも述べたが、永久磁石４０３の全体としての形状は、軸方向Ｚに垂直な断面が、三角形又は台形であり、径方向Ｙの内側の周方向Ｘの幅が、径方向Ｙの外側の周方向の幅よりも大きい。よって、永久磁石４０３は、径方向Ｙに複数の分割永久磁石４０３Ｂに分割されていることになる。
　実施の形態４に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法によれば、実施の形態１の効果に加えて、渦電流を低減して磁気特性のさらに高い回転電機と、これに関連するリニアモータを得ることができる。
実施の形態５．
　以下、実施の形態５に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法を実施の形態４と異なる部分を中心に説明する。
図３９は、コイル巻装体５１０Ａの軸方向Ｚに垂直な断面図である。
図４０は、本実施の形態に係る効果を説明する図である。
本実施の形態では、特に永久磁石５０３の補強構造について説明する。
　図３９に示すように、コイル巻装体５１０Ａの軸方向に垂直な断面図において、永久磁石５０３の径方向Ｙの外周側（分割ヨーク部２１１ｙ側の端部）と内周側（分割ティース部２１１ｔ側の端部）の双方に、それぞれ、永久磁石５０３に接し、かつ一対の分割コア２１１の間に挟まれた非導電性かつ非磁性の補強部３３ａと補強部３３ｂとを備える。補強部３３ａ、３３ｂの軸方向Ｚに垂直な断面は、台形である。
　補強部３３ａ、３３ｂを設けることで、図４０に示すように、複数のコイル巻装体５１０Ａを円環状に配列した後に、隣り合う分割コア２１１同士を溶接し、ハウジング７を焼き嵌め等で嵌合する際に、永久磁石５０３に働く圧縮応力を緩和することができる。
　ハウジング７を焼き嵌めで、円環状に固定した複数のコイル巻装体５１０Ａに嵌合すると、嵌合後の熱収縮により、各コイル巻装体５１０Ａには、図４０に示す、固定子５１０の軸芯方向に向かう応力Ｑ１が働く。この応力Ｑ１は、隣り合うコイル巻装体５１０Ａを、周方向Ｘに相互に押し付ける応力Ｑ２、応力Ｑ３となる。
　そして応力Ｑ２、Ｑ３は、永久磁石５０３の径方向Ｙの内周側および外周側に最も近い部分に集中する。そこで、当該部分に、補強部３３ａ、３３ｂを挿入することにより、永久磁石５０３が、応力Ｑ２、Ｑ３により割れることを防止する。これにより、製品の歩留まりと生産性を向上できる。なお、補強部３３ａ、３３ｂの材質は、非導電性材料かつ磁性を有するものであってもよい。この場合でも、補強部３３ａ、３３ｂに発生する渦電流を低減できる。
　なお、永久磁石５０３は、一体物でもよいし、実施の形態４で説明したような、径方向に分割されたものを用いてもよい。
　実施の形態５に係る電機子、回転電機、リニアモータ及び、電機子、回転電機、リニアモータの製造方法によれば、実施の形態１～４の効果に加えて、さらに歩留まりの高い回転電機と、これに関連するリニアモータを得ることができる。
　本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
　１００　回転電機、１００Ｒ　リニアモータ、１０，５１０　固定子、１０Ａ，１０Ｂ，２１０Ａ，３１０Ａ，４１０Ａ，５１０Ａ　コイル巻装体、１０ＭＡ，２１０ＭＡ，３１０ＭＡ　コイル巻装中間体、１０Ｒｔ　凸部、１０，１０Ｒ　固定子、１１，１１Ｂ，１１Ｃ，２１１，２１１Ｂ　分割コア、１１ｐ　鉄心片、１１ｓ，２１１ｓ　シュー部、１１ｔ，１１Ｒｔ，２１１ｔ　分割ティース部、２１１ｔｉｎ，１１Ｒｔｉｎ　先端部、１１ｙ，２１１ｙ　分割ヨーク部、２１１ｕ　側面、２１１ｋ　内筒部、１２ｐ　凸部、１２ｒ　凹部、１３　接着層、２０　回転子、２０Ｒ　可動子、２０ａ　回転子鉄心、２１ａ，２１ｂ，２２１，２２１Ｂ，３２１ａ，３２１ｂ　絶縁部、２２１Ｃ　絶縁フィルム、３，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，４０３，５０３　永久磁石、４０３Ｂ　分割永久磁石、３Ｅ１　断面長方形部、３Ｅ２　断面台形部、３Ｆ１　第一断面台形部、３Ｆ２　第二断面台形部、３Ｍ，２０３ＭＡ，２０３ＭＢ　永久磁石中間体、３３ａ，３３ｂ　補強部、４２　束線、４３　導体、４４　絶縁被覆、４６　絶縁テープ、４７　連続転位部、４８　一括転位部、４９　底面、４，４Ｒ，２０４，２０４Ｂ，３０４　コイル、６０，２６０　巻線装置、６１　ボビン、６２　テンショナ、６３　フライヤ、６４　ノズル、６５　ノズルホルダ、６６　回転動力、６７　巻枠用冶具、６８　巻枠ステージ、７　ハウジング、Ｐ　転位ピッチ、Ｓ　スロット、Ｕ　矢印、Ｌｉｎ，Ｌｏｕｔ　幅、Ｘ　周方向、Ｙ　径方向、Ｚ　軸方向、Ｅ１，Ｅ２　磁束、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３　応力。

Claims (15)

  1. 複数のコイル巻装体を第一方向に隣接させて組み合わせた電機子であって、
    前記コイル巻装体は、分割ヨーク部と、前記分割ヨーク部から前記第一方向と直交する第二方向に突出する分割ティース部とをそれぞれ有する一対の分割コアと、一対の前記分割コアの間に挟まれた永久磁石と、
    一対の前記分割ティース部に巻線されたコイルとを備え、
    前記永久磁石の、前記第一方向及び前記第二方向に直交する第三方向に垂直な断面を前記第二方向の中央で、前記第一方向に二分した２つの断面積を比較すると、前記分割ティース部の先端側の断面積の方が、前記分割ヨーク部側の断面積よりも大きい電機子。
  2. 前記永久磁石の前記第三方向に垂直な断面形状は、三角形又は台形である請求項１に記載の電機子。
  3. 前記永久磁石は、前記分割ティース部の前記第二方向に垂直に、複数に分割されている請求項１又は請求項２に記載の電機子。
  4. 一対の前記分割コアと前記コイルとを電気的に絶縁する絶縁部を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電機子。
  5. 前記絶縁部は、前記コイルを収納するスロットの内周面と、前記分割ティース部の前記第三方向の両端面とを覆い、巻枠状に一体形成されている請求項４に記載の電機子。
  6. 一対の前記分割コアにおける前記分割ティース部の前記第二方向の先端部から前記永久磁石と反対側に前記第一方向に突出するシュー部をそれぞれ備える請求項５に記載の電機子。
  7. 一対の前記先端部の前記第一方向の幅および一対の前記シュー部の前記第一方向の幅の合計は、前記絶縁部の前記第一方向の内径よりも小さい請求項６に記載の電機子。
  8. 前記永久磁石の前記分割ヨーク部側の端部と前記分割ティース部側の端部との双方には、それぞれ、前記永久磁石に接し、かつ一対の前記分割コアの間に挟まれた非磁性の補強部を備える請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電機子。
  9. 前記補強部は、非導電性を有する請求項８に記載の電機子。
  10. 前記コイルは、並列に接続された複数の導体を有する束線からなり、前記束線は、前記束線の軸芯を中心として１８０度捻られた、少なくとも一箇所の一括転位部を有する請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電機子。
  11. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電機子として形成された固定子と、回転子とを備え、
    複数の前記コイル巻装体は、前記第一方向に円環状に組み合わされており、
    前記回転子は、前記固定子の内周面に、回転子鉄心の外周面を対向させて、回転可能に支えられている回転電機。
  12. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電機子としての形成された可動子と、前記第一方向に等間隔に設けられ、かつ前記第二方向に突出する複数の凸部を有する平板状の固定子とを備え、
    複数の前記コイル巻装体は、直線状に組み合わされており、
    前記可動子は、前記固定子の上面に、前記可動子の前記分割ティース部の先端部を対向させて、直動可能であるリニアモータ。
  13. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電機子の製造方法であって、
    前記分割コアを製造する分割コア製造工程と、
    前記コイルを予め巻線するコイル製造工程と、
    双方の間の空間を閉じた一対の前記分割コアの一対の前記分割ティース部に、前記分割ティース部の先端側から前記コイルを挿入するコイル挿入工程と、
    一対の前記分割コアを、一対の前記分割コアが相互に離れる方向に開いて、それぞれの前記分割コアの間に前記分割ティース部の先端側から、着磁可能な磁石素材を用いて製造した着磁前の前記永久磁石である永久磁石中間体又は、前記永久磁石を挿入する磁性体挿入工程とを有する電機子の製造方法。
  14. 請求項１３に記載の電機子の製造方法としての固定子の製造方法によって製造する固定子と、
    回転子とを、回転子鉄心の外周面が、前記固定子の内周面に対向して回転可能に配置する回転電機の製造方法。
  15. 請求項１３に記載の電機子の製造方法としての可動子の製造方法によって製造する可動子を、
    固定子上において、前記固定子の上面に前記分割ティース部の先端部を対向させて、移動可能に配置するリニアモータの製造方法。
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