JP2009268157A - 回転電機の固定子、回転電機及び固定子コイル形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子コイルの位置決めの容易化と組み付け性を向上させた回転電機の固定子、回転電機及び固定子コイル形成方法を提供する。
【解決手段】固定子３は、周方向に複数のスロット３１を有する固定子コア３０と、スロット３１に設置される周方向で波状をなす複数の各相巻線４０が巻回されて形成されるコイル４と、を備え、コイル４は、各相巻線４０が、周方向の異なるスロット３１に設置されるスロット収容部４３と、スロット３１の外部でスロット収容部４３同士を接続するターン部４４とを有し、各ターン部４４を径方向位置毎に曲率を変化させて、各相巻線４０を円形状にｎ周（ｎは自然数）巻回して形成されたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転電機の固定子、回転電機及び固定子コイル形成方法に関する。

従来、回転電機の固定子コイルの固定方法として、固定子コイルの上面、片側側面および下面の低抵抗コロナ防止層に、袋状部材中に硬化後に粘弾性が発現する液状充填材を封入してなる半導電性の固定子コイル固定部材を覆って一体化した後、固定子コイルを鉄心スロット内に挿入し、固定子コイル固定部材中の液状充填材を硬化させて、固定子コイルを鉄心スロット側壁に密着固定する方法が提案されている（例えば、特許文献１等参照。）。
特開２００６-１８０６１１号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載された従来技術には、コイル位置決めにおいて種々の問題がある。第１に、スロット内に入る部位のみ固定子コイル３面に袋状部材を貼り付ける構造のため、貼り付け位置を出すのが難しいという問題がある。そして、貼り付け位置がずれると、スロット径方向に厚みが増えコイルがスロットよりはみ出てしまい、楔を打ち込めない。また、固定子コイル３面に袋状部材を貼り付ける構造のため、スロット周方向の寸法もバラツキ、スロットに挿入するのに時間がかかる。特に、周方向の寸法が大きいと、スロットにコイルを挿入できない場合がある。第２に、エポキシ樹脂等を充填した不織布シートを使用しているためコストが高いという問題がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、固定子コイルの位置決めの容易化と組み付け性を向上させた回転電機の固定子、回転電機及び固定子コイル形成方法を提供することを目的とする。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。

１．周方向に複数のスロットを有する固定子コアと、前記スロットに設置される周方向で波状をなす複数の各相巻線が巻回されて形成される固定子コイルと、を備えた回転電機の固定子であって、
前記固定子コイルは、前記各相巻線が、周方向の異なる前記スロットに設置されるスロット収容部と、前記スロットの外部で前記スロット収容部同士を接続するターン部とを有し、
前記各ターン部を径方向位置毎に曲率を変化させて、前記各相巻線を円形状にｎ周（ｎは自然数）巻回して形成されたことを特徴とする回転電機の固定子。

手段１によれば、固定子コアのスロットの外部でスロット収容部同士を接続する各ターン部を径方向位置毎に曲率を変化させて、各相巻線を円形状にｎ周（ｎは自然数）巻回して形成されているので、隣接する巻線間の密着性を向上させることができる。

２．前記各ターン部は、径方向位置が外周側になるに従って各々の曲率半径が拡大することを特徴とする手段１に記載の回転電機の固定子。

手段２によれば、各ターン部は、径方向位置が外周側になるに従って各々の曲率半径が拡大しているので、隣接する巻線間の密着性を確実に向上させることができる。

３．前記各スロット収容部を周方向位置毎に径方向へ一列に整列させた状態で、前記各スロット収容部及び前記各ターン部が成形材によって成形固定されたことを特徴とする手段１又は２に記載の回転電機の固定子。

手段３によれば、各スロット収容部を周方向位置毎に径方向へ一列に整列させた状態で、各スロット収容部及び各ターン部が成形材によって成形固定されているので、後工程での巻線の変形が防止され、周方向に隣り合うスロット収容部間の空間に外周側から絶縁紙や分割構造を有する固定子コアを挿入することが容易となり、回転電機の組み付け性が向上する。

４．前記成形材は、耐熱性樹脂からなることを特徴とする手段１乃至３のいずれか１つに記載の回転電機の固定子。

手段４によれば、成形材として耐熱性樹脂を用いることによって巻線の固定力の安定を図ることができる。

５．前記耐熱性樹脂は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする手段１乃至４のいずれか１つに記載の回転電機の固定子。

手段５によれば、成形材としての耐熱性樹脂が、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂から選ばれる少なくとも１種であるので、加熱により硬化してターン部を確実に成形固定できると共に、耐熱性が高いため巻線の固定力の安定を図ることができる。

６．前記各スロット収容部は、周方向位置毎に２×ｎ本からなることを特徴とする手段１乃至５のいずれか１つに記載の回転電機の固定子。

手段６によれば、各相巻線を円形状にｎ周巻回することにより、ターン部がｎ層形成されると共に、各スロット収容部が周方向位置毎に２×ｎ本形成される。

７．手段１乃至６のいずれか１つに記載の回転電機の固定子の内周側または外周側に、周方向に交互に異なる磁極を形成している回転子を備えたことを特徴とする回転電機。

手段７によれば、巻線間の密着性が高い固定子の内周側または外周側に、周方向に交互に異なる磁極を形成している回転子を備えることにより、電気的特性に優れた回転電機を実現することができる。

８．回転電機の固定子コアに設けられる周方向の異なるスロットに設置されるスロット収容部と、前記スロットの外部で前記スロット収容部同士を接続するターン部とを有する複数の各相巻線からなる固定子コイルを形成する方法であって、
複数の各相巻線を予め編込んでなる巻線編込体を円形状にｎ周（ｎは自然数）巻回する巻回工程を備え、
前記巻回工程は、前記各ターン部を径方向位置毎に曲率を変化させて巻回することを特徴とする固定子コイル形成方法。

手段８によれば、巻回工程において複数の各相巻線を予め編込んでなる巻線編込体を円形状にｎ周（ｎは自然数）巻回するときに、各ターン部を径方向位置毎に曲率を変化させて巻回するので、隣接する巻線間の密着性を向上させることができる。

９．前記巻回工程は、前記各ターン部の径方向位置が外周側になるに従って各々の曲率半径が拡大するように巻回することを特徴とする手段８に記載の固定子コイル形成方法。

手段９によれば、巻回工程において、各ターン部が外周側になるに従って各々の曲率半径が拡大するように巻回するので、隣接する巻線間の密着性を確実に向上させることができる。

１０．前記巻回工程は、前記巻線編込体を巻回治具の外周に巻回することを特徴とする手段８又は９に記載の固定子コイル形成方法。

手段１０によれば、巻回工程において巻線編込体を巻回治具の外周に巻回することにより、容易に且つ確実に巻線編込体を円形状に成形することができる。巻回治具としては、例えば、円柱状又は円筒状の部材を用いることができる。

１１．前記巻回工程後に、周方向に隣り合う前記各スロット収容部間に外周側から挿入押圧治具の挿入部を挿入すると共に前記各スロット収容部及び前記各ターン部を外周側から前記挿入押圧治具の押圧部によって押圧する挿入押圧工程を備えたことを特徴とする手段１０に記載の固定子コイル形成方法。

手段１１によれば、巻回工程後に、挿入押圧工程において周方向に隣り合う各スロット収容部間に外周側から挿入押圧治具の挿入部を挿入することにより、スロット収容部を周方向位置毎に径方向へ一列に整列させることができる。また、各スロット収容部及び各ターン部を外周側から挿入押圧治具の押圧部によって押圧することによって巻線間の密着性を一層向上させることができる。

１２．前記巻回治具の外周に前記挿入押圧治具の前記挿入部の先端部と嵌合可能な複数の嵌合溝が等間隔で設けられ、
前記挿入押圧工程は、周方向に隣り合う前記各スロット収容部間に外周側から前記挿入押圧治具の前記挿入部を挿入する時に、前記挿入部の先端部を前記嵌合溝に嵌合させることを特徴とする手段１１に記載の固定子コイル形成方法。

手段１２によれば、巻回治具の外周に挿入押圧治具の挿入部の先端部と嵌合可能な複数の嵌合溝が等間隔で設けられ、挿入押圧工程において、周方向に隣り合う各スロット収容部間に外周側から挿入押圧治具の挿入部を挿入する時に、巻回治具の外周に等間隔で設けられた各嵌合溝に挿入部の先端部を嵌合させるので、各スロット収容部の周方向における寸法精度を向上させることができる。

１３．前記挿入押圧治具は、軸方向に分割された複数の分割体からなることを特徴とする手段１１又は１２に記載の固定子コイル形成方法。

手段１３によれば、挿入押圧治具が軸方向に分割された複数の分割体からなるので、周方向に隣り合う各スロット収容部間の空間へ容易に挿入することができる。すなわち、挿入押圧治具を一体物により形成した場合、周方向に隣り合う各スロット収容部間の空間への挿入作業が困難であるが、本手段によれば挿入押圧治具が軸方向に複数に分割されているので挿入作業が容易である。

１４．前記挿入押圧工程は、更に、前記スロット収容部間に前記各挿入部が挿入された前記複数の分割体の分割合わせ面間にピン状治具を挿入することを特徴とする手段１３に記載の固定子コイル形成方法。

手段１４によれば、挿入押圧工程において、スロット収容部間に各挿入部が挿入された複数の分割体の分割合わせ面間にピン状治具を挿入することにより、軸方向両端の各ターン部間の寸法を容易に調整することができ、固定子コイルの軸方向における寸法精度を向上させることができる。例えば、複数の分割体の軸方向寸法を小さめに設定し、各分割体とピン状治具とを合わせた軸方向寸法が、軸方向両端の各ターン部間の目標寸法となるように設定してもよい。

１５．前記挿入押圧工程後に、前記各ターン部に成形材を塗布し加熱することによって前記各ターン部を成形固定する成形固定工程を備えたことを特徴とする手段１１乃至１４のいずれか１つに記載の固定子コイル形成方法。

手段１５によれば、挿入押圧工程後に成形固定工程において、各ターン部に成形材を塗布し加熱することによって各ターン部が確実に成形固定されるので、周方向に隣り合うスロット収容部間の空間に外周側から絶縁紙や分割構造の固定子コアを挿入することが容易となり、回転電機の組み付け性が向上する。

１６．前記巻回治具は、前記各相巻線よりも線膨張率の大きい材質からなり、
前記挿入押圧治具は、前記各相巻線よりも線膨張率の小さい材質からなることを特徴とする手段１５に記載の固定子コイル形成方法。

手段１６によれば、巻回治具が各相巻線よりも線膨張率の大きい材質からなり、挿入押圧治具が各相巻線よりも線膨張率の小さい材質からなるので、成形材を加熱硬化させるために所定温度まで加熱した時、巻回治具は膨張するが挿入押圧治具は膨張しないことにより、巻回治具と挿入押圧治具との間で巻線を挟み込む荷重が増加して巻線間の密着性をさらに向上させることができる。

以下、本発明の回転電機の固定子、回転電機及び固定子コイル形成方法を具体化した一実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。図１は、本発明の一実施形態の回転電機１の構成を示す断面図である。

本実施形態の回転電機１は、略有底筒状の一対のハウジング部材１００，１０１とが開口部同士で接合されてなるハウジング１０と、ハウジング１０に軸受け１１０，１１１を介して回転自在に支承される回転軸２０に固定された回転子２と、ハウジング１０の内部で回転子２を包囲する位置でハウジング１０に固定された固定子３と、を備えている。

回転子２は、永久磁石により周方向に交互に異なる磁極を、固定子３の内周側と向き合う外周側に複数形成している。回転子２の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではない。本実施形態においては、８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）の回転子が用いられている。

固定子３は、図２に示したように、固定子コア３０と、複数の各相巻線から形成される三相のコイル４と、固定子コア３０とコイル４との間に配された絶縁紙５と、を備えた構成を有している。

固定子コア３０は、図３に示したように、内周に複数のスロット３１が形成された円環状を有している。複数のスロット３１は、その深さ方向が径方向と一致するように形成されている。固定子コア３０に形成されたスロット３１の数は、回転子２の磁極数に対し、コイル４の一相あたり２個の割合で形成されている。すなわち、８×３×２＝４８個のスロット３１が形成されている。

固定子コア３０は、図４に示した分割コア３２を２４個、周方向に配設して形成されている。分割コア３２は、ひとつのスロット３１を区画するとともに、周方向で隣接する分割コア３２との間でひとつのスロットを区画する形状（径方向内方に伸びるティース部３２０と、ティース部３２０が形成されるバックコア部３２１）に形成されている。

固定子コア３０（を構成する分割コア３２）は、０．３ｍｍの厚さの電磁鋼板４１０枚を積層させて形成されている。なお、積層された電磁鋼板の間には、絶縁薄膜が配置されている。なお、固定子コア３０は、この電磁鋼板の積層体からだけでなく、従来公知の金属薄板および絶縁薄膜を用いて形成してもよい。

コイル４は、複数の巻線４０を所定の巻回方法で巻回してなる。コイル４を構成する巻線４０は、図５（Ａ）に示したように、銅製の導体４１と、導体４１の外周を覆い導体４１を絶縁する内層４２０及び外層４２１からなる絶縁皮膜４２とから形成されている。内層４２０および外層４２１を合わせた絶縁皮膜４２の厚みは、１００μｍ〜２００μｍの間に設定されている。このように、内層４２０および外層４２１からなる絶縁皮膜４２の厚みが厚いので、巻線４０同士を絶縁するために巻線４０同士の間に絶縁紙等を挟み込んで絶縁する必要がなくなっているが、図２に示したように、線材同士を絶縁するために絶縁紙５を配してもよい。

さらに、コイル４の巻線４０は、図５（Ｂ）に示したように、内層４２０および外層４２１からなる絶縁皮膜４２の外周をエポキシ樹脂等からなる融着材４８で被覆してもよい。これにより、回転電機に発生する熱により融着材４８は絶縁皮膜４２よりも早く溶融するので、同じスロット３１に設置されている複数の巻線４０同士が融着材４８同士により熱接着する。その結果、同じスロット３１に設置されている複数の巻線４０が一体化し巻線４０同士が鋼体化することで、スロット３１の巻線４０の機械的強度が向上する。

コイル４は、図６に示したように、三相巻線（Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２）により形成されている。より具体的には、Ｕ１相を形成する巻線４４０ａとＵ２相を形成する巻線４４０ｂが直列接続され、Ｕ２相を形成する巻線４４０ｃとＵ１相を形成する巻線４４０ｄが直列接続され、巻線４４０ａ、４４０ｂ、と巻線４４０ｃ、４４０ｄとが並列接続されてＵ相巻線が形成されている。Ｖ相およびＷ相も同様に巻線が形成されている。

コイル４は、図７に示したように、複数の巻線４０を所定の形状に巻回してなる。コイル４を構成する巻線４０は、固定子コア３０の内周側で周方向にそって波巻きされている。そして、固定子コア３０に形成されたスロット３１に収容される直線状のスロット収容部４３と、隣り合ったスロット収容部４３同士を接続するターン部４４と、を備えている。スロット収容部４３は、所定のスロット数（本実施形態では３相×２個＝６個）ごとのスロット３１に収容されている。ターン部４４は、固定子コア３０の軸方向の端面から突出して形成されている。

そして、コイル４は、複数の巻線４０を一方の端部が固定子コア３０の軸方向の端面から突出した状態で、周方向に沿って波状に巻装して形成されている。コイル４のＵ相は、周方向に沿って波状に巻装されたＵ１相を形成する巻線４４０ａとＵ２相を形成する巻線４４０ｂを他方の端部同士で接続され、Ｕ２相を形成する巻線４４０ｃとＵ１相を形成する４４０ｄを他方の端部同士で接続されている。巻線４４０ａと巻線４４０ｄは、同一スロット３１にスロット収容部４３が収容され、巻線４４０ｂと巻線４４０ｃは他の同一スロット３１にスロット収容部４３が収容される。このとき、巻線４４０ａのスロット収容部４３と、巻線４４０ｄのスロット収容部４３は、スロット３１の深さ方向で交互にスロット収容部４３が位置するように設置されている。巻線４４０ｂのスロット収容部４３と巻線４４０ｃのスロット収容部４３は、スロット深さ方向で交互にスロット収容部４３が位置するように設置されている。そして、巻線４４０ａ，４４０ｂの接合部４５は、巻線４０の巻装される方向が反転するスロット収容部４３よりなる折り返し部４６に形成されている。

コイル４においては、巻線４４０ａ，巻線４４０ｂを接続して形成された接続体と巻線４４０ｃ、巻線４４０ｄを接続して形成された接続体２個を並列につないで１相をなしている。この２本の巻線４０を接続して形成された接続体を６組用いて３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）×２個（倍スロット）のコイル４を形成している。つまり、コイル４は、２本の巻線４０ａ，４０ｂ×３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）×２個（倍スロット）＝１２本の巻線４０を用いて形成されている。

本実施形態においては、２本の巻線４０を接続して形成された接続体は、周方向で４周巻回してコイル４を形成している。すなわち、コイル４は、２本の巻線４０を接続して形成された接続体が径方向で４層重なった構成となっている。つまり、ひとつのスロット３１内に４層×２本＝８本のスロット収容部４３が配置されている。２本の巻線４０を接合して形成された接続体を巻回したコイル４は、接合体の端部が最外周層側に位置し、二本の巻線４０の接合部が最内周層側に位置するように、接続体を巻回している。

コイル４において、ターン部４４は固定子コア３０の軸方向両側にそれぞれ形成されている。ターン部４４の略中央部は、ねじりを伴わないクランク状をなすように成形されている。ターン部４４のクランク形状は、固定子コア３０の周方向でクランク形状をなすように形成されている。このターン部４４のクランク形状によるずれ量は、巻線４０の略幅分である。これにより、径方向に隣接している巻線４０のターン部４４同士が干渉しなくなり、ターン部４４を密に巻回できる。その結果、コイル４の固定子コア３０の端面から突出したコイルエンドの径方向の幅が小さくなるので、コイル４を形成した巻線４０が径方向外側に張り出すことが防止できる。

また、スロット３１から固定子コア３０の外に突出するターン部４４は、固定子コア３０の軸方向の端面から階段状に形成されている。ターン部４４が階段状に形成されたことで、巻線４０の階段状のターン部４４が周方向に隣り合うスロットから突出する巻線４０と干渉することを防止できる。これにより、周方向に隣り合うスロットから突出する巻線４０同士が互いに干渉することを避けるために、コイル４の固定子コア３０の端面から突出したコイルエンドの高さが高くなったり、あるいはコイルエンドの径方向の幅が大きくなったりすることを防止できる。その結果、コイルエンドの高さが低くなる。さらに、コイルエンドの径方向の幅が小さくなるので、コイル４が径方向外側に張り出すことを防止できる。

階段状のターン部４４は、４段の階段状に形成されている。そして、４段の階段状のターン部４４の一段の高さは、巻線４０の略幅（高さ）分である。これにより、軸方向でターン部４４が重なり合ったときに、すき間を生じることなくターン部４４同士を重ね合わせることができ、ターン部４４を密に巻回できる。

階段状のターン部４４は、その最も高い部分（階段状の頂上部）が、クランク状に形成されている。したがって、巻線４０のターン部４４は、クランク部を挟んで両側を階段状に形成している。

コイル４は、ターン部４４が固定子コア３０から突出したコイルエンドの高さの範囲内で、コイル４を構成する各巻線４０の接合体の端部が径方向外方に向かって突出している。そして、各巻線４０の接合体の端部であって、中性点側の端部は、他方の端部よりも高い位置で径方向外方に突出している。

次に、本実施形態におけるコイル４を構成する巻線４０の巻回状態を図８〜１３を用いてより具体的に説明する。

本実施形態のコイル４は、それぞれ二組の三相巻線（Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２）により形成されている。図８に、三相巻線のそれぞれの結線の状態を示した。図８におけるスロット番号は、Ｕ１相をなす巻線４０の中性点側の端部に最も近接したスロット収容部４３が収容されるスロット３１を１番とし、以後、巻線４０が巻回される周方向にそって２番、３番‥と便宜的につけた番号である。また、図９に、図８のＵ相（Ｕ１，Ｕ２）をなす巻線４０のみの結線の状態を示した。なお、図８〜９において、上下方向に直線状に形成された部分がスロット収容部４３に相当し、上方側および下方側の傾斜した部分がターン部４４に相当する。

本実施形態のコイル４の展開図を図１０に示した。図１０に示したように、コイル４は巻線４４０ａと４４０ｃの端部を接続して中性点側とするとともに、巻線４４０ｂと巻線４４０ｄの端部を接続して相端子側としている。コイル４は、２組の巻線４０ａ，４０ｂを端部同士で接続して形成された接続体を各相（Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２）ごとに、６組用いて形成されている。２本の巻線４０ａ，４０ｂのそれぞれは、中性点側の端部および相端子側の端部とは反対の端部がつながった１本の銅線である。また２本の巻線４０ａ、４０ｂのそれぞれは、中性点側の端部および相端子側の端部とは反対の端部同士を溶接して接合してもよい。

各相の結線方法は同様であり、コイル４の巻線４０の巻回の仕方をＵ相を用いて結線方法を説明する。Ｕ相における巻線４０の結線の状態を図１１に示した。 図１１（ａ）は巻線４４０ａ、４４０ｂの結線状態、図１１（ｂ）は巻線４４０ｃ、４４０ｄの結線状態を示す。また、各巻線４４０ａ、４４０ｂのスロット３１内の深さ方向での位置とターン部４４の位置との関係を図１２に示し、巻線４４０ｃ、４４０ｄのスロット３１内の深さ方向での位置とターン部４４の位置との関係を図１３に示した。

巻線４４０ａ、４４０ｂの結線状態を図１１（ａ）及び図１２を用いて説明する。Ｕ相をなす巻線４０が収容されるスロット３１は、回転子２が８極であり、固定子コア３０に１６個（４４０ａ−１、４４０ａ−２、・・・、４４０ａ−８、４４０ｂ−１、４４０ｂ−２、・・・、４４０ｂ−８）が形成されている。スロット３１には８本のスロット収容部４３が深さ方向に重なって収容される。スロット３１の深さ方向でスロット収容部４３が収容される位置を、開口部から深さ方向に進むにつれて、８番、７番、６、…１番と呼ぶ。

巻線４４０ａ、４４０ｂは直列接続されており、巻線４４０ａ−１の端部が中性点に接続され、巻線４４０ｂ−１の端部が巻線４４０ｄと接続されてＵ相端子に接続される。

巻線４４０ａは、中性点に最も近いスロット収容部４３となる、スロット４４０ａ−１の１番に収容される。巻線４４０ｂは巻線４４０ｂの端部に最も近いスロット収容部４３となる、スロット４４０ｂ−１の１番に収容される。

巻線４４０ａのスロット４４０ａ−１に収容されたスロット収容部４３にターン部４４を介して接続されたスロット収容部４３（次のスロット収容部４３）は、固定子コア３０の軸方向で中性点に接続される端部が突出した側（以下、上方側）に背向した端部側（以下、下方側）のターン部４４Ｉ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−２の２番に収容される。このように、ターン部４４Ｉ（下）は、スロット４４０ａ−１の１番とスロット４４０ａ−２の２番とを固定子コア３０の下方側で接続する。

スロット４４０ａ−２に収容された巻線４４０ａの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ａ−３の１番に収容される。このようにターン部４４ＩＩ（上）は、スロット４４０ａ−２の２番とスロット４４０ａ−３の１番とを固定子コア３０の上方側で接続する。スロット４４０ａ−３に収容された巻線４４０ａの次のスロット収容部４３はターン部４４ＩＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−４の２番に収容される。

このように、ターン部４４ＩＩＩ（下）は、スロット４４０ａ−３の１番とスロット４４０ａ−４の２番とを固定子コア３０の下方側で接続する。

巻線４４０ｂのスロット４４０ｂ−１に収容されたスロット収容部４３にターン部４４を介して接続されたスロット収容部４３（次のスロット収容部４３）は、固定子コア３０の軸方向でＵ相に接続される端部が突出した側（以下、上方側）に背向した端部側（以下、下方側）のターン部４４ＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−２の２番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩ（下）は、スロット４４０ｂ−１の１番とスロット４４０ｂ−２の２番とを固定子コア３０の下方側で接続する。

スロット４４０ｂ−２に収容された巻線４４０ｂの次のスロット収容部４３はターン部４４ＩＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ｂ−３の１番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩＩ（上）は、スロット４４０ｂ−２の２番とスロット４４０ｂ−３の１番とを固定子コア３０の上方側で接続する。

スロット４４０ｂ−３に収容された巻線４４０ｂの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＶ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−４の２番に収容される。このように、ターン部４４ＩＶ（下）は、スロット４４０ｂ−３の１番とスロット４４０ｂ−４の２番とを固定子コア３０の下方側で接続する。

このように、２本の巻線４４０ａ、４４０ｂは、固定子コア３０の上方側に位置するターン部４４ＩＩ（上）〜４４ＶＩＩ（上）が隣接するスロット収容部４３の２番と１番とを、下方側に位置するターン部４４Ｉ（下）〜４４ＶＩＩＩ（下）が隣接するスロット収容部４３の１番と２番とを、接続する。この接続方法で周方向に１周して、スロット４４０ａ−１からスロット４４０ａ−８、スロット４４０ｂ−１からスロット４４０ｂ−８まで２本の巻線４４０ａ、４４０ｂのスロット収容部４３が設置される。スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８では、２番目に巻線４４０ａのスロット収容部４３が収容される。

そして、スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８の２番目にスロット収容部４３が収容された巻線４４０ａ、４４０ｂの次のスロット収容部４３は、スロット４４０ａ−１、４４０ｂ−１の３番に収容される。このように、ターン部４４ＶＩＩＩ（上）、４４Ｉ（上）は、スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８の２番とスロット４４０ａ−１、４４０ｂ−１の３番とを固定子コア３０の上方側で接続する。つまり、周方向で１周したら、径内方向に、接続体が巻回して１層分内径側にずれている。

スロット４４０ａ−１の３番に接続された巻線４４０ａはターン部４４Ｉ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−２の４番に収容される。このように、ターン部４４Ｉ（下）は、スロット４４０ａ−１の３番とスロット４４０ａ−２の４番とを固定子コア３０の下方側で接続する。

スロット４４０ａ−２に収容された巻線４４０ａの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ａ−３の３番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩ（上）は、スロット４４０ａ−２の４番とスロット４４０ａ−３の３番とを固定子コア３０の上方側で接続する。

スロット４４０ａ−３に収容された巻４４０ａの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−４の４番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩＩ（下）は、スロット４４０ａ−３の３番とスロット４４０ａ−４の４番とを固定子コア３０の下方側で接続する。

スロット４４０ｂ−１の３番に接続された巻線４４０ｂはターン部４４ＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−２の４番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩ（下）は、スロット４４０ｂ−１の３番とスロット４４０ｂ−２の４番とを固定子コア３０の下方側で接続する。

スロット４４０ｂ−２に収容された巻線４４０ｂの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ｂ−３の３番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩＩ（上）は、スロット４４０ｂ−２の４番とスロット４４０ｂ−３の３番とを固定子コア３０の上方側で接続する。

スロット４４０ｂ−３に収容された巻線４４０ｂの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＶ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−４の４番に収容される。このように、ターン部４４ＩＶ（下）は、スロット４４０ｂ−３の３番とスロット４４０ｂ−４の２番とを固定子コア３０の下方側で接続する。

このように、２本の巻線４４０ａ、４４０ｂは、固定子コア３０の上方側に位置するターン部４４ＩＩ（上）〜４４ＶＩＩ（上）が隣接するスロット収容部４３の３番と４番とを、下方側に位置するターン部４４Ｉ（下）〜４４ＶＩＩＩ（下）が隣接するスロット収容部４３の３番と４番とを、接続する。この接続方法で周方向に１周して、スロット４４０ａ−１からスロット４４０ａ−８、スロット４４０ｂ−１からスロット４４０ｂ−８まで２本の巻線４４０ａ、４４０ｂのスロット収容部４３が設置される。スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８では、４番目に巻線４４０ａのスロット収容部４３が収容される。

そして、スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８の４番目にスロット収容部４３が収容された巻線４４０ａ、４４０ｂの次のスロット収容部４３は、スロット４４０ａ−１、４４０ｂ−１の５番に収容される。このように、ターン部４４ＶＩＩＩ（上）、４４Ｉ（上）は、スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８の４番とスロット４４０ａ−１、４４０ｂ−１の５番とを固定子コア３０の上方側で接続する。つまり、周方向で１周したら、径内方向に、接続体が巻回して１層分内径側にずれている。

スロット４４０ａ−１の５番に接続された巻線４４０ａはターン部４４Ｉ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−２の６番に収容される。このように、ターン部４４Ｉ（下）は、スロット４４０ａ−１の５番とスロット４４０ａ−２の６番とを固定子コア３０の下方側で接続する。

スロット４４０ａ−２に収容された巻線４４０ａの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ａ−３の５番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩ（上）は、スロット４４０ａ−２の６番とスロット４４０ａ−３の５番とを固定子コア３０の上方側で接続する。

スロット４４０ａ−３に収容された巻４４０ａの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−４の６番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩＩ（下）は、スロット４４０ａ−３の５番とスロット４４０ａ−４の６番とを固定子コア３０の下方側で接続する。

スロット４４０ｂ−１の５番に接続された巻線４４０ｂはターン部４４ＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−２の６番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩ（下）は、スロット４４０ｂ−１の５番とスロット４４０ｂ−２の６番とを固定子コア３０の下方側で接続する。

スロット４４０ｂ−２に収容された巻線４４０ｂの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ｂ−３の５番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩＩ（上）は、スロット４４０ｂ−２の６番とスロット４４０ｂ−３の５番とを固定子コア３０の上方側で接続する。

スロット４４０ｂ−３に収容された巻線４４０ｂの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＶ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−４の６番に収容される。このように、ターン部４４ＩＶ（下）は、スロット４４０ｂ−３の５番とスロット４４０ｂ−４の６番とを固定子コア３０の下方側で接続する。

このように、２本の巻線４４０ａ、４４０ｂは、固定子コア３０の上方側に位置するターン部４４ＩＩ（上）〜４４ＶＩＩ（上）が隣接するスロット収容部４３の５番と６番とを、下方側に位置するターン部４４Ｉ（下）〜４４ＶＩＩＩ（下）が隣接するスロット収容部４３の５番と６番とを接続する。この接続方法で周方向に１周して、スロット４４０ａ−１からスロット４４０ａ−８、スロット４４０ｂ−１からスロット４４０ｂ−８まで２本の巻線４４０ａ、４４０ｂのスロット収容部４３が設置される。スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８では、６番目に巻線４４０ａのスロット収容部４３が収容される。

そして、スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８の６番目にスロット収容部４３が収容された巻線４４０ａ、４４０ｂの次のスロット収容部４３は、スロット４４０ａ−１、４４０ｂ−１の７番に収容される。このように、ターン部４４ＶＩＩＩ（上）、４４Ｉ（上）は、スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８の６番とスロット４４０ａ−１、４４０ｂ−１の７番とを固定子コア３０の上方側で接続する。つまり、周方向で１周したら、径内方向に、接合体が巻回して１層分内径側にずれている。

スロット４４０ａ−１の７番に接続された巻線４４０ａはターン部４４Ｉ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−２の８番に収容される。このように、ターン部４４Ｉ（下）は、スロット４４０ａ−１の７番とスロット４４０ａ−２の８番とを固定子コア３０の下方側で接続する。

スロット４４０ａ−２に収容された巻線４４０ａの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ａ−３の７番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩ（上）は、スロット４４０ａ−２の８番とスロット４４０ａ−３の７番とを固定子コア３０の上方側で接続する。

スロット４４０ａ−３に収容された巻４４０ａの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−４の８番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩＩ（下）は、スロット４４０ａ−３の７番とスロット４４０ａ−４の８番とを固定子コア３０の下方側で接続する。

スロット４４０ｂ−１の７番に接続された巻線４４０ｂはターン部４４ＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−２の８番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩ（下）は、スロット４４０ｂ−１の７番とスロット４４０ｂ−２の８番とを固定子コア３０の下方側で接続する。

スロット４４０ｂ−２に収容された巻線４４０ｂの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ｂ−３の７番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩＩ（上）は、スロット４４０ｂ−２の８番とスロット４４０ｂ−３の７番とを固定子コア３０の上方側で接続する。

スロット４４０ｂ−３に収容された巻線４４０ｂの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＶ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−４の８番に収容される。このように、ターン部４４ＩＶ（下）は、スロット４４０ｂ−３の７番とスロット４４０ｂ−４の８番とを固定子コア３０の下方側で接続する。

このように、２本の巻線４４０ａ、４４０ｂは、固定子コア３０の上方側に位置するターン部４４ＩＩ（上）〜４４ＶＩＩ（上）が隣接するスロット収容部４３の７番と８番とを、下方側に位置するターン部４４Ｉ（下）〜４４ＶＩＩＩ（下）が隣接するスロット収容部４３の７番と８番とを接続する。この接続方法で周方向に１周して、スロット４４０ａ−１からスロット４４０ａ−８、スロット４４０ｂ−１からスロット４４０ｂ−８まで２本の巻線４４０ａ、４４０ｂのスロット収容部４３が設置される。スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８では、８番目に巻線４４０ａのスロット収容部４３が収容される。

そして、このスロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８の８番目に収容されたスロット収容部４３が接続される。

このスロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８の８番目に収容されたスロット収容部４３が折り返し部４６を形成している。このように、二本の巻線４０ａ，４０ｂの接続体が固定子コア３０に巻装される。

次に、巻線４４０ｃ、４４０ｄの結線状態は、図１１（ｂ）及び図１３に示したとおりであり、巻き線４４０ａ、４４０ｂと同様に結線しているため詳細な説明は省略する。

コイル４は、このＵ１相と同様にして、６組の接合体がＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２の各相をなすにように巻回されている。

なお、図１４〜１５に示したように、ターン部４４ＶＩＩＩ（上）−４層目は、スロット４４０ａ−８とスロット４４０ｂ−８とを固定子コア３０の上方側で接続していることから、このターン部４４ＶＩＩＩ（上）−４層目と周方向での位置が同じ位置にある各層のターン部４４ＶＩＩＩ（上）は、径方向外方に向かってコイルエンドがずれた形状に変形されている。これにより、スロット４４０ａ−８とスロット４４０ｂ−８とを接続するターン部ＶＩＩＩ（上）−４層目が、他のターン部ＶＩＩＩ（上）と干渉を生じなくなり、コイルエンドが粗大化しなくなっている。また、図１５に示したように、コイル４の回転子２と対向する内周面から径方向内方に巻線４０が突出しなくなった。

次に、上述した構成を有するコイル４の形成方法について、図１６乃至図２１を参照しつつ説明する。尚、以下の説明では、図１２、１３に示す形状にそれぞれ成形された複数の巻線４０を連続的に編込むことによって、全体形状を円形に成形する前の展開状態のコイル４（図１０参照。以下、巻線編込体Ａと称する。）の作製が完了しているものとする。

ここで、図１６は、コイル形成用治具Ｔの構成を示す斜視図である。図１７は、コイル形成方法の流れを示すフローチャートである。図１８は、巻回工程Ｓ１を説明するための図であって、巻回治具Ｔ１の外周に巻線編込体Ａを巻回する様子を示す上面図である。図１９は、ターン部４４の各周における曲率半径Ｒ１〜Ｒ４を示す図である。図２０は、挿入押圧工程Ｓ２を説明するための斜視図であって、巻回治具Ｔ１の外周に巻回された巻線編込体Ａに挿入押圧治具Ｔ２及びピン状治具Ｔ３を挿入・押圧する様子を示している。図２１は、挿入押圧工程Ｓ２を説明するための横断面図であって、巻回治具Ｔ１の外周に巻回された巻線編込体Ａに挿入押圧治具Ｔ２の第１分割体２１を挿入・押圧する様子を示している。

最初に、コイル４の形成方法において使用するコイル形成用治具Ｔの構成について、図１６を参照しつつ説明する。コイル形成用治具Ｔは、図１６に示すように、巻回治具Ｔ１と、挿入押圧治具Ｔ２と、ピン状治具Ｔ３とから構成される。尚、図１６では、挿入押圧治具Ｔ２及びピン状治具Ｔ３を１組しか図示していないが、実際にはスロット３１の個数分に等しい４８組を使用する。

巻回治具Ｔ１は、円柱又は円筒状の部材であって、その外径は円形に成形後のコイル４の内径に略等しい大きさに設定されている。また、巻回治具Ｔ１の外周には、挿入押圧治具Ｔ２の後述する挿入部Ｔ２１ａ，Ｔ２２ａの先端を嵌合可能な４８個の長方形状の嵌合溝Ｔ１ａが等間隔で形成されている。

挿入押圧治具Ｔ２は、軸方向中央で分割された第１分割体Ｔ２１と第２分割体Ｔ２２とから構成されている。第１分割体Ｔ２１は、矩形板状の挿入部Ｔ２１ａと、挿入部Ｔ２１ａより周方向両側及び軸方向上端側に突設された押圧部Ｔ２１ｂとを備えている。また、挿入部Ｔ２１ａの分割合わせ面Ｔ２１ｃには断面円弧状の溝Ｔ２１ｄが形成されている。

同様に、第２分割体Ｔ２２は、矩形板状の挿入部Ｔ２２ａと、挿入部Ｔ２２ａより周方向両側及び軸方向下端側に突設された押圧部Ｔ２２ｂとを備えている。また、挿入部Ｔ２２ａの分割合わせ面Ｔ２２ｃには断面円弧状の溝Ｔ２２ｄが形成されている。

尚、第１分割体Ｔ２１と第２分割体Ｔ２２とを合わせた軸方向長さは、円形に成形された状態のコイル４における軸方向両端のターン部４４，４４間に形成される空間の軸方向長さよりも若干（例えば数ｍｍ程度）小さく設定されている。

ピン状治具Ｔ３は、丸棒形状を呈するピン状部材であって、第１分割体Ｔ２１の溝Ｔ２１ｄと第２分割体Ｔ２２の溝Ｔ２２ｄとの間に挿入してコイル４の軸方向寸法を調整するために使用される。また、第１分割体Ｔ２１及び第２分割体Ｔ２２とピン状治具Ｔ３とを合わせた軸方向寸法が、軸方向両端の各ターン部４４間の目標寸法となるように、ピン状治具Ｔ３の直径が設定されている。

尚、巻回治具Ｔ１は、各相巻線４０よりも線膨張率の大きい材質からなり、挿入押圧治具Ｔ２及びピン状治具Ｔ３は、各相巻線４０よりも線膨張率の小さい材質からなる。具体的には、例えば、巻回治具Ｔ１の材質は、アルミニウムであり、挿入押圧治具Ｔ２及びピン状治具Ｔ３の材質は、機械構造用炭素鋼である。

次に、コイル４の形成方法の各工程について、図１７のフローチャートを参照しつつ説明する。

最初に、巻回工程Ｓ１を実施する。巻回工程Ｓ１では、図１８に示すように、巻線編込体Ａを巻回治具Ｔ１の外周に連続して巻回し、合計で４周巻回する。尚、図１８は、巻線編込体Ａが２周目の途中まで巻回された状態を示している。

ここで、１周目を巻回する時のターン部４４の曲率半径は、巻回治具Ｔ１の外径Ｒ１に等しい（図１８，１９参照）。２周目を巻回する時、ターン部４４が１周目のターン部４４外周に乗り上げることにより、曲率半径は、“巻回治具Ｔ１の外径Ｒ１”＋“ターン部４４の１周分の径方向厚さ”に拡大する（図１８，１９参照）。同様に、３周目を巻回する時、ターン部４４が２周目のターン部４４外周に乗り上げることにより、曲率半径は、“巻回治具Ｔ１の外径Ｒ１”＋“ターン部４４の２周分の径方向厚さ”に拡大する（図１９参照）。さらに、４周目を巻回する時、ターン部４４が３周目のターン部４４外周に乗り上げることにより、曲率半径は、“巻回治具Ｔ１の外径Ｒ１”＋“ターン部４４の３周分の径方向厚さ”に拡大する（図１９参照）。

次に、挿入押圧工程Ｓ２を実施する。挿入押圧工程Ｓ２では、図２０，２１に示すように、コイル４における軸方向両端のターン部４４，４４間に形成される４８箇所の空間に挿入押圧治具Ｔ２（第１分割体Ｔ２１、第２分割体Ｔ２２）及びピン状治具Ｔ３を挿入・押圧する作業を実施する。具体的には、まず、第１分割体Ｔ２１の挿入部Ｔ２１ａを、コイル４における軸方向両端のターン部４４，４４間に形成される空間内に軸方向上端側へ寄せて挿入し、第２分割体Ｔ２２の挿入部Ｔ２２ａを上記空間内に軸方向他下端側へ寄せて挿入する。これにより、各スロット収容部４３が周方向位置毎に一列に整列される。

さらに、第１分割体Ｔ２１及び第２分割体２２を軸中心の巻回治具Ｔ１側へ押し込んで挿入部Ｔ２１ａ及び挿入部Ｔ２２ａの先端部をそれぞれ嵌合溝Ｔ１ａへ嵌合させ、同時に、押圧部Ｔ２１ｂで周方向両側のスロット収容部４３及び軸方向上端側のターン部４４を径内方向へ押圧すると共に、押圧部Ｔ２２ｂで周方向両側のスロット収容部４３及び軸方向下端側のターン部４４を径内方向へ押圧する。これにより、各ターン部４４における巻線４０間の密着性が高められる。

さらに、ピン状治具Ｔ３を第１分割体Ｔ２１の溝Ｔ２１ｄと第２分割体Ｔ２２の溝Ｔ２２ｄとの間に挿入する。これにより、コイル４の軸方向寸法が目標寸法へ正確に調整される。

次に、予熱工程Ｓ３を実施する。予熱工程Ｓ３では、挿入押圧工程Ｓ２で得られた物、すなわち、巻回治具Ｔ１の外周に巻回された巻線編込体Ａに挿入押圧治具Ｔ２及びピン状治具Ｔ３が挿入された物全体を所定温度に加熱する。

次に、成形材塗布工程Ｓ４を実施する。成形材塗布工程Ｓ４では、コイル４のスロット収容部４３及びターン部４４に電気的絶縁性を有する熱硬化性の成形材料を塗布する。成形材料としては、耐熱性樹脂、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂から選ばれる少なくとも１種を好適に用いることができる。

次に、加熱硬化工程Ｓ５を実施する。加熱硬化工程Ｓ５では、成形材塗布工程Ｓ４の結果物、すなわち、巻回治具Ｔ１の外周に巻回された巻線編込体Ａに挿入押圧治具Ｔ２及びピン状治具Ｔ３が挿入され且つターン部４４に熱硬化性の成形材が塗布された物全体を、成形材の硬化温度以上の所定温度に加熱して成形材を硬化させる。尚、成形材塗布工程Ｓ４及び加熱硬化工程Ｓ５が、本発明の成形固定工程に対応するものである。

最後に、取り外し工程Ｓ６を実施する。取り外し工程Ｓ６では、まず、４８組の挿入押圧治具Ｔ２及びピン状治具Ｔ３をコイル４から全て抜き取り、さらに、コイル４から巻回治具Ｔ１を取り外す。以上のＳ１〜Ｓ６の工程によって、図７に示すような全体形状が円形状に成形固定されたコイル４が完成する。

以上詳述したことから明らかなように、本実施形態の固定子３は、周方向に複数のスロット３１を有する固定子コア３０と、スロット３１に設置される周方向で波状をなす複数の各相巻線４０が巻回されて形成されるコイル４と、を備え、コイル４は、各相巻線４０が、周方向の異なるスロット３１に設置されるスロット収容部４３と、スロット３１の外部でスロット収容部４３同士を接続するターン部４４とを有し、各ターン部４４を径方向位置毎に曲率を変化させて、各相巻線４０を円形状にｎ周（ｎは自然数。本実施形態では、ｎ＝４。）巻回して形成されたことを特徴とする。よって、隣接する巻線４０間の密着性を向上させることができる。

また、各ターン部４４は、径方向位置が外周側になるに従って各々の曲率半径が拡大しているので（“１周目の曲率半径Ｒ１”＜“２周目の曲率半径Ｒ２”＜“３周目の曲率半径Ｒ３”＜“４周目の曲率半径Ｒ４”）、隣接する巻線４０間の密着性を確実に向上させることができる。

また、各スロット収容部４３を周方向位置毎に径方向へ一列に整列させた状態で、各スロット収容部４３及び各ターン部４４が成形材によって成形固定されているので、周方向に隣り合うスロット収容部４３間の空間に外周側から絶縁紙や分割構造を有する固定子コア３０の分割コア３２を挿入することが容易となり、回転電機１の組み付け性が向上する。特に、成形材としての耐熱性樹脂が、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂から選ばれる少なくとも１種であるので、加熱により硬化してターン部を確実に成形固定できると共に、耐熱性が高いため巻線の固定力の安定を図ることができる。

尚、本実施形態では、各相巻線４０を円形状に４周（ｎ＝４）巻回することにより、ターン部４４が４層形成されると共に、各スロット収容部４３が周方向位置毎に８（＝２×ｎ）本形成される。

そして、巻線４０間の密着性が高い固定子３の内周側または外周側に、周方向に交互に異なる磁極を形成している回転子を設けることにより、高い性能の回転電機を構成することができる。

また、本実施形態の固定子コイル形成方法によれば、巻回工程Ｓ１において複数の各相巻線４０を予め編込んでなる巻線編込体Ａを円形状にｎ周（ｎは自然数。本実施形態では、ｎ＝４。）巻回するときに、各ターン部４４を径方向位置毎に曲率を変化させて巻回するので、隣接する巻線間の密着性を向上させることができる。

また、巻回工程Ｓ２において、各ターン部４４が外周側になるに従って各々の曲率半径が拡大するように巻回するので（“１周目の曲率半径Ｒ１”＜“２周目の曲率半径Ｒ２”＜“３周目の曲率半径Ｒ３”＜“４周目の曲率半径Ｒ４”）、隣接する巻線４０間の密着性を確実に向上させることができる。特に、巻回工程Ｓ２において、巻線編込体Ａを巻回治具Ｔ１の外周に巻回することにより、容易に且つ確実に巻線編込体Ａを円形状に成形することができる。

また、巻回工程Ｓ２後に、挿入押圧工程Ｓ３において周方向に隣り合う各スロット収容部４３間に外周側から挿入押圧治具Ｔ２の挿入部Ｔ２１ａ，Ｔ２２ａを挿入することにより、スロット収容部４３を周方向位置毎に径方向へ一列に整列させることができる。また、各スロット収容部４３及び各ターン部４４を外周側から挿入押圧治具Ｔ２の押圧部Ｔ２１ｂ，Ｔ２２ｂによって押圧することによって巻線４０間の密着性を一層向上させることができる。

また、巻回治具Ｔ１の外周に挿入押圧治具Ｔ２の挿入部Ｔ２１ａ，Ｔ２２ａの先端部と嵌合可能な複数の嵌合溝Ｔ１ａが等間隔で設けられ、挿入押圧工程Ｓ２において、周方向に隣り合う各スロット収容部４３間に外周側から挿入押圧治具Ｔ２の挿入部Ｔ２１ａ，Ｔ２２ａを挿入する時に、各嵌合溝Ｔ１ａに挿入部Ｔ２１ａ，Ｔ２２ａの先端部を嵌合させるので、各スロット収容部４３の周方向における寸法精度を向上させることができる。

特に、挿入押圧治具Ｔ２が軸方向に分割された複数の分割体（第１分割体Ｔ２１及び第２分割体Ｔ２２）からなるので、周方向に隣り合う各スロット収容部４３間の空間へ容易に挿入することができる。すなわち、挿入押圧治具Ｔ２を一体物とした場合、周方向に隣り合う各スロット収容部４３間の空間への挿入作業が困難であるが、本実施形態では挿入押圧治具Ｔ２が軸方向に複数に分割されているので挿入作業が容易である。

さらに、挿入押圧工程Ｓ２において、スロット収容部４３間に各挿入部Ｔ２１ａ，Ｔ２２ａが挿入された複数の分割体（第１分割体Ｔ２１及び第２分割体Ｔ２２）の分割合わせ面Ｔ２１ｃ，Ｔ２２ｃ間にピン状治具Ｔ３を挿入することにより、軸方向両端の各ターン部４４間の寸法を容易に調整することができ、コイル４の軸方向における寸法精度を向上させることができる。特に、第１分割体Ｔ２１及び第２分割体Ｔ２２の軸方向寸法を小さめに設定し、各分割体とピン状治具Ｔ３とを合わせた軸方向寸法が、軸方向両端の各ターン部４４間の目標寸法となるように設定することにより、寸法調整が容易となる。

また、挿入押圧工程Ｓ２後に成形固定工程において、各スロット収容部４３及び各ターン部４４に成形材を塗布し加熱することによって各スロット収容部４３及び各ターン部４４が確実に成形固定される。

特に、巻回治具Ｔ１が各相巻線４０よりも線膨張率の大きい材質からなり、挿入押圧治具Ｔ２が各相巻線４０よりも線膨張率の小さい材質からなるので、成形材を加熱硬化させるために所定温度まで加熱した時、巻回治具Ｔ１は膨張するが挿入押圧治具Ｔ２は膨張しないことにより、巻回治具Ｔ１と挿入押圧治具Ｔ２との間で巻線４０を挟み込む荷重が増加して巻線４０間の密着性をさらに向上させることができる。

尚、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能であることは云うまでもない。

例えば、巻回治具Ｔ１の形状は図１６に示したものには限られない。また、挿入押圧治具Ｔ２を軸方向に第１分割体２１と第２分割体２２とに２分割した例を示したが、一体物として形成してもよく、３個以上に分割する構成としてもよい。さらに、ピン状治具Ｔ３の形状を丸棒状としたが、これには限られない。

本発明は、回転電機において固定子コイルの位置決めの容易化と組み付け性を向上させることが必要とされる場合に利用可能である。

本発明の一実施形態の回転電機の構成を示す断面図である。 回転電機の固定子の斜視図である。 回転電機の固定子コアを示した図である。 回転電機の固定子コアを構成するコア分割体を示した図である。 回転電機のコイルを構成する各相巻線の構成を示す断面図である。 回転電機のコイルの結線を示した図である。 回転電機のコイルの斜視図である。 回転電機のコイルの結線を示した図である。 回転電機のコイルのＵ相の結線を示した図である。 回転電機のコイルを形成する固定子巻線の成形体を示した図である。 回転電機のコイルにおけるＵ相の結線状態を示した図である。 回転電機のＵ相の巻線のスロットへの収容位置を示した図である。 回転電機のＵ相の巻線のスロットへの収容位置を示した別の図である。 回転電機の固定子の径方向外方を通るターン部を示した図である。 回転電機のコイルの上面図である。 コイル形成用治具の構成を示す斜視図であり、（ａ）は分解した状態を、（ｂ）は各治具を組み付けた状態をそれぞれ示している。 コイル形成方法の流れを示すフローチャートである。 巻回工程を説明するための図である。 ターン部の各周における曲率半径を示す図である。 挿入押圧工程を説明するためのコイルの斜視図である。 挿入押圧工程を説明するためのコイルの横断面図である。

符号の説明

１ 回転電機
２ 回転子
３ 固定子
４ コイル（固定子コイル）
３０ 固定子コア
３１ スロット
４０ 巻線
４３ スロット収容部
４４ ターン部
Ａ 巻線編込体
Ｔ コイル形成用治具
Ｔ１ 巻回治具
Ｔ１ａ 嵌合溝
Ｔ２ 挿入押圧治具
Ｔ２１ 第１分割体
Ｔ２１ａ 挿入部
Ｔ２１ｂ 押圧部
Ｔ２１ｃ 分割合わせ面
Ｔ２１ｄ 溝
Ｔ２２ 第２分割体
Ｔ２２ａ 挿入部
Ｔ２２ｂ 押圧部
Ｔ２２ｃ 分割合わせ面
Ｔ２２ｄ 溝
Ｔ３ ピン状治具

Claims (16)

1. 周方向に複数のスロットを有する固定子コアと、前記スロットに設置される周方向で波状をなす複数の各相巻線が巻回されて形成される固定子コイルと、を備えた回転電機の固定子であって、
   前記固定子コイルは、前記各相巻線が、周方向の異なる前記スロットに設置されるスロット収容部と、前記スロットの外部で前記スロット収容部同士を接続するターン部とを有し、
   前記各ターン部を径方向位置毎に曲率を変化させて、前記各相巻線を円形状にｎ周（ｎは自然数）巻回して形成されたことを特徴とする回転電機の固定子。
2. 前記各ターン部は、径方向位置が外周側になるに従って各々の曲率半径が拡大することを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
3. 前記各スロット収容部を周方向位置毎に径方向へ一列に整列させた状態で、前記各スロット収容部及び前記各ターン部が成形材によって成形固定されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機の固定子。
4. 前記成形材は、耐熱性樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の回転電機の固定子。
5. 前記耐熱性樹脂は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の回転電機の固定子。
6. 前記各スロット収容部は、周方向位置毎に２×ｎ本からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の回転電機の固定子。
7. 請求項１乃至６のいずれか１つに記載の回転電機の固定子の内周側または外周側に、周方向に交互に異なる磁極を形成している回転子を備えたことを特徴とする回転電機。
8. 回転電機の固定子コアに設けられる周方向の異なるスロットに設置されるスロット収容部と、前記スロットの外部で前記スロット収容部同士を接続するターン部とを有する複数の各相巻線からなる固定子コイルを形成する方法であって、
   複数の各相巻線を予め編込んでなる巻線編込体を円形状にｎ周（ｎは自然数）巻回する巻回工程を備え、
   前記巻回工程は、前記各ターン部を径方向位置毎に曲率を変化させて巻回することを特徴とする固定子コイル形成方法。
9. 前記巻回工程は、前記各ターン部の径方向位置が外周側になるに従って各々の曲率半径が拡大するように巻回することを特徴とする請求項８に記載の固定子コイル形成方法。
10. 前記巻回工程は、前記巻線編込体を巻回治具の外周に巻回することを特徴とする請求項８又は９に記載の固定子コイル形成方法。
11. 前記巻回工程後に、周方向に隣り合う前記各スロット収容部間に外周側から挿入押圧治具の挿入部を挿入すると共に前記各スロット収容部及び前記各ターン部を外周側から前記挿入押圧治具の押圧部によって押圧する挿入押圧工程を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の固定子コイル形成方法。
12. 前記巻回治具の外周に前記挿入押圧治具の前記挿入部の先端部と嵌合可能な複数の嵌合溝が等間隔で設けられ、
    前記挿入押圧工程は、周方向に隣り合う前記各スロット収容部間に外周側から前記挿入押圧治具の前記挿入部を挿入する時に、前記挿入部の先端部を前記嵌合溝に嵌合させることを特徴とする請求項１１に記載の固定子コイル形成方法。
13. 前記挿入押圧治具は、軸方向に分割された複数の分割体からなることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の固定子コイル形成方法。
14. 前記挿入押圧工程は、更に、前記スロット収容部間に前記各挿入部が挿入された前記複数の分割体の分割合わせ面間にピン状治具を挿入することを特徴とする請求項１３に記載の固定子コイル形成方法。
15. 前記挿入押圧工程後に、前記各ターン部に成形材を塗布し加熱することによって前記各ターン部を成形固定する成形固定工程を備えたことを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１つに記載の固定子コイル形成方法。
16. 前記巻回治具は、前記各相巻線よりも線膨張率の大きい材質からなり、
    前記挿入押圧治具は、前記各相巻線よりも線膨張率の小さい材質からなることを特徴とする請求項１５に記載の固定子コイル形成方法。

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