JP4468112B2

JP4468112B2 - ３相回転電機およびその製造方法

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Publication number: JP4468112B2
Application number: JP2004242819A
Authority: JP
Inventors: 徹三田; 泰行齋藤
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Astemo Ltd
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2024-08-23
Also published as: JP2006060975A

Description

本発明は、３相回転電機およびその製造方法に係り、特に、コイルを分布巻きにしたものに用いるに好適な３相回転電機およびその製造方法に関する。

従来のモータのコイルの巻線部の製造方法としては、例えば、特開２００３−３２８３０号公報に記載のように、ヨークコアとステータコアが分割された分割コアを用いるとともに、予め所定のターン数の複数層に巻線成形されたコイルをヨークコアに固定した後に、ステータコアに組み込むものが知られている。

特開２００３−３２８３０号公報

しかしながら、特開２００３−３２８３０号公報に記載のように、ヨークコアとステータコアが分割されたものでは、コアの製造コストが高くなるという問題がある。

それに対して、ヨークコアとステータコアを一体化した上で、予め巻線成形コイルを、ステータコアの両端のスロットに押し込むことにより製造コストは低減することができる。しかしながら、成形コイルをスロットに押し込む際には、スロットの入り口のギャップは狭いため、手作業により、１本ずつコイルをスロット内に押し込む必要がある。

ところで、特開２００３−３２８３０号公報に記載のものは、集中巻のモータであるが、分布巻の３相モータや３相発電機に成形コイルを用いる場合には次のような問題が生じる。分布巻では、コイルは、複数の突極（ステータコア）に跨って配置される。また、３相回転電機では、Ｕ相コイルをスロットに挿入した後、Ｖ相コイルをスロットに挿入し、さらにその後、Ｗ相スロットに挿入するという手順となる。そのため、例えば、Ｕ相コイルを分布巻でスロットに挿入した後、Ｖ相コイルを挿入するためには、Ｖ相コイルを挿入するためのスロットが完全に露出させる必要があるが、複数層に成形されたＵ相コイルを手作業でスロットに挿入すると、コイルエンド部の余裕が適当に形成されないため、Ｖ相やＷ相コイルを挿入するスロットが完全に露出しない場合が生じ、したがって、分布巻の巻線が不可能になる。

本発明の目的は、３相分布巻による巻線が可能な３相回転電機およびその製造方法を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、ロータと、ステータコアに分布巻で３相コイルが順次それぞれ巻回されたステータとを有する３相回転電機であって、前記ステータコアに最初に巻回される第１の相のコイルは、前記ステータコアのスロットに挿入された状態において、外周に位置するコイルの周長が内周に位置するコイルの周長よりも短いコイルであり、前記第１の相のコイルのコイルエンドは、前記スロットの外周側の位置よりも外周側に折り曲げられるとともに、前記外周に位置するコイルのコイルエンドに対して、前記内周に位置するコイルのコイルエンドが、前記スロットの外周位置よりも外周側で前記ロータの軸方向に積層されるように折り曲げられており、前記ステータコアに２番目に巻回される第２の相のコイルは、前記ステータコアのスロットに挿入された状態において、外周から内周に位置するコイルの全ての周長が等しいコイルであり、前記第２の相のコイルの外周に位置するコイルのコイルエンドは前記スロットの内周方向に折り曲げられており、前記第２の相のコイルの内周に位置するコイルのコイルエンドは前記スロットの外周方向に折り曲げられており、前記ステータコアに３番目に巻回される第３の相のコイルは、前記ステータコアのスロットに挿入された状態において、外周に位置するコイルの周長が内周に位置するコイルの周長よりも長いコイルであり、前記第３の相のコイルのコイルエンドは、前記内周に位置するコイルのコイルエンドに対して、前記外周に位置するコイルのコイルエンドが、前記スロットの内周側にて前記ロータの軸方向に積層されるように折り曲げられているものである。
かかる構成により、３相分布巻による巻線が可能となる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記第１のコイルの平均周長と、前記第２のコイルの平均周長と、前記第３のコイルの平均周長は等しくしたものである。

（３）さらに、上記目的を達成するために、本発明は、ロータと、ステータコアに分布巻で３相コイルが順次それぞれ巻回されたステータとを有する３相回転電機の製造方法であって、前記ステータコアに最初に巻回される第１の相のコイルは、銅線を１列に順番に四角錐台形に巻き付けた形状に予め成形されたコイルであり、このコイルを周長の短い側から順次、前記ステータコアのスロットに挿入し、前記第１の相のコイルのコイルエンドは、前記スロットの外周側の位置よりも外周側に折り曲げられるとともに、前記外周に位置するコイルのコイルエンドに対して、前記内周に位置するコイルのコイルエンドが、前記スロットの外周位置よりも外周側で前記ロータの軸方向に積層されるように折り曲げられ、前記ステータコアに２番目に巻回される第２の相のコイルは、銅線を１列に順番に四角柱形に巻き付けた形状に予め成形されたコイルであり、このコイルを順次、前記ステータコアのスロットに挿入し、前記第２の相のコイルの外周に位置するコイルのコイルエンドは前記スロットの内周方向に折り曲げられ、前記第２の相のコイルの内周に位置するコイルのコイルエンドは前記スロットの外周方向に折り曲げられ、前記ステータコアに３番目に巻回される第３の相のコイルは、銅線を１列に順番に前記第１の相とは逆の四角錐台形に巻き付けた形状に予め成形されたコイルであり、このコイルを周長の長い側から順次、前記ステータコアのスロットに挿入し、前記第３の相のコイルのコイルエンドは、前記内周に位置するコイルのコイルエンドに対して、前記外周に位置するコイルのコイルエンドが、前記スロットの内周側にて前記ロータの軸方向に積層されるように折り曲げられるようにしたものである。
かかる方法により、３相分布巻による巻線が可能となる。

本発明によれば、３相回転電機において、３相分布巻による巻線が可能となる。

以下、図１〜図１１を用いて、本発明の一実施形態による３相回転電機およびその製造方法の構成及び工程について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による３相回転電機の構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による３相回転電機の構成を示す側面図である。なお、図１においては、エンドブラケットを外した状態の側面形状を示している。

本実施形態による３相回転電機は、ロータ１０と、ステータ２０とから構成されている。ロータ１０は、ステータ２０に対して回転可能に支持されている。ロータ１０は、シャフト１２に固定された回転鉄心１４を備えている。回転鉄心１４は、薄い鋼板を積層したものである。回転鉄心１４には、８個の断面が長方形状の穴が予め形成されており、この穴の中に、８個の永久磁石１６が埋め込まれている。回転鉄心１４の周方向に等間隔で配置された永久磁石１６は、隣り合う永久磁石同士の極性が反対になるように着磁されている。

ステータ２０の内周部と、ロータ１０の外周部との間には所定の隙間が形成されている。ステータ２０は、コア２２と、３相のコイル２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗとから構成されている。コア２２は、リング状のヨークコアと、ヨークコアの内周側に半径方向に突出して形成されたステータコアとからなる。隣接するステータコアの間には、コイルを挿入するためのスロットが形成されている。ここでは、４８個のスロットが形成されている。ヨークコアとステータコアとは一体的に成形されている。コア２２は、薄い鋼板を積層したものである。３相のコイル２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗは、複数の突極（ステータコア）に跨って配置される分布巻で巻回されている。最初に、Ｕ相コイル２４Ｕがスロットに挿入され、次に、Ｖ相コイル２４Ｖが別のスロットに挿入され、最後に、Ｗ相コイル２４Ｗがさらに別のスロットに挿入される。３相のコイル２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗのそれぞれの端部からは、リード線２６が取り出され、その先端には端子２８が固着される。従って、端子２８に通電することにより、３相のコイル２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗのそれぞれに通電することができる。

以上説明したように、図１に示した回転電機は、８極４８スロットの分布巻の回転電機であり、モータとして用いる場合には、埋込磁石型同期モータである。このモータは、例えば、前後輪の一方をエンジンで駆動し、他方をモータで駆動する４輪駆動のハイブリッド車両のモータとして用いられる。定格電圧６５Ｖで、出力５００ＫＷのモータの場合、ステータ２０の外径Ｒ１は例えば２５０ｍｍであり、内径Ｒ２は例えば１５０ｍｍであり、軸方向の長さは例えば４５ｍｍの体格を有する。３相のコイル２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗのそれぞれは、線径０．８ｍｍの銅線を３本並列に配置し、それを４８Ｔ巻回したものである。

次に、図２〜図４を用いて、本実施形態による３相回転電機の各相のコイルエンドの状態について説明する。
図２〜図４は、本発明の一実施形態による３相回転電機の各相のコイルエンドの状態を示す斜視図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

最初に、図２を用いて、Ｕ相コイル２４Ｕのコイルエンドの状態について説明する。Ｕ相コイル２４Ｕは、スロットＳＵ１とスロットＳＵ２に挿入される。スロットＳＵ１とスロットＳＵ２との間には、Ｖ相コイルやＷ相コイルを挿入するためのスロットＳＶ１，ＳＶ２，ＳＷ１，ＳＷ２が存在する。ロータの内周側に位置するスロット開口の幅は例えば２ｍｍであり、０．８ｍｍφの銅線はゆとりをもって挿入することができるが、同時に３本以上の銅線を挿入することができない程度の開口幅である。前述したように、Ｕ相コイルを挿入した後、Ｖ相コイルやＷ相コイルを挿入する必要があるため、Ｕ相コイル２４Ｕを挿入し終わった状態では、コイルエンドは、ロータの外周側に折り曲げるようにして、Ｖ相，Ｗ相コイル用のスロットＳＶ１，ＳＶ２，ＳＷ１，ＳＷ２が完全に露出しているようにする必要がある。

一方、Ｕ相コイル２４Ｕは、１本づつコイル挿入機構により順次挿入される。従って、最初にスロット開口ＳＯから挿入されたコイル２４Ｕｏは、スロットＳＵ１，ＳＵ２の最奥（ステータの外周側）に位置し、中間に挿入されたコイル２４Ｕｍは、スロットＳＵ１，ＳＵ２の中間に位置し、最後に挿入されたコイル２４Ｕｉは、スロットＳＵ１，ＳＵ２の入り口側（ステータの内周側）中間に位置する。そして、Ｖ相，Ｗ相コイル用のスロットＳＶ１，ＳＶ２，ＳＷ１，ＳＷ２が完全に露出するようにするため、コイルエンドをステータの外周側に折り曲げた状態（図示の状態）では、各コイル２４Ｕｏ，２４Ｕｍ，２４Ｕｉのエンド長をそれぞれ、Ｌ（24Uo），Ｌ（24Um），Ｌ（24Ui）とすると、Ｌ（24Uo）＜Ｌ（24Um）＜Ｌ（24Ui）となる。スロット内に挿入されている各コイル２４Ｕｏ，２４Ｕｍ，２４Ｕｉの長さは等しいため、１ターン分のそれぞれのコイル長さ（コイルの周長）ＬＬ（24Uo），ＬＬ（24Um），ＬＬ（24Ui）は、ＬＬ（24Uo）＜ＬＬ（24Um）＜ＬＬ（24Ui）となる。前述したように、ステータ２０の外径Ｒ１が２５０ｍｍで、内径Ｒ２が１５０ｍｍで、軸方向の長さが４５ｍｍの体格のモータの場合、Ｕ相コイル２４Ｕの周長は、例えば、ＬＬ（24Uo）＝２９０ｍｍ，ＬＬ（24Um）＝２９５ｍｍ，ＬＬ（24Ui）＝３００ｍｍとすればよいものである。なお、９６本（４８ターン×各３本）あるＵ相コイル２４Ｕの平均周長は、２９５ｍｍである。

次に、図３を用いて、Ｖ相コイル２４Ｖのコイルエンドの状態について説明する。Ｖ相コイル２４Ｖは、スロットＳＶ２とスロットＳＶ３に挿入される。スロットＳＶ２とスロットＳＶ３との間には、Ｕ相コイルやＷ相コイルを挿入するための４個のスロットが存在するが、図示は省略している。前述したように、Ｕ相コイルの次にＶ相コイルを挿入した後、Ｗ相コイルを挿入する必要があるため、Ｖ相コイル２４Ｖを挿入し終わった状態では、コイルエンドは、ロータの外周側に折り曲げるようにして、Ｗ相コイル用のスロットが完全に露出しているようにする必要がある。

Ｖ相コイル２４Ｖは、１本づつコイル挿入機構により順次挿入される。従って、最初にスロット開口ＳＯから挿入されたコイル２４Ｖｏは、スロットＳＶ２，ＳＶ３の最奥（ステータの外周側）に位置し、中間に挿入されたコイル２４Ｖｍは、スロットＳＶ２，ＳＶ３の中間に位置し、最後に挿入されたコイル２４Ｖｉは、スロットＳＶ２，ＳＶ３の入り口側（ステータの内周側）中間に位置する。そして、Ｗ相コイル用のスロットが完全に露出するようにするため、コイルエンドをステータの外周側に折り曲げた状態（Ｖ相の場合、Ｕ相ほど外周側に折り曲げなくても良いため、図示の状態となる）では、各コイル２４Ｖｏ，２４Ｖｍ，２４Ｖｉのエンド長をそれぞれ、Ｌ（24Ｖo），Ｌ（24Ｖm），Ｌ（24Ｖi）とすると、Ｌ（24Ｖo）＝Ｌ（24Ｖi）＜Ｌ（24Ｖm）となる。スロット内に挿入されている各コイル２４Ｖｏ，２４Ｖｍ，２４Ｖｉの長さはそれぞれ等しいため、１ターン分のそれぞれのコイル長さ（コイルの周長）ＬＬ（24Ｖo），ＬＬ（24Ｖm），ＬＬ（24Ｖi）は、ＬＬ（24Ｖo）＝ＬＬ（24Ｖi）＜ＬＬ（24Ｖm）となる。前述したように、ステータ２０の外径Ｒ１が２５０ｍｍで、内径Ｒ２が１５０ｍｍで、軸方向の長さが４５ｍｍの体格のモータの場合、Ｖ相コイル２４Ｖの周長は、例えば、ＬＬ（24Ｖo）＝２９２．５ｍｍ，ＬＬ（24Ｖm）＝２９７．５ｍｍ，ＬＬ（24Ｖi）＝２９２．５ｍｍとすればよいものである。なお、９６本（４８ターン×各３本）あるＶ相コイル２４Ｖの平均周長は、２９５ｍｍである。

次に、図４を用いて、Ｗ相コイル２４Ｗのコイルエンドの状態について説明する。Ｗ相コイル２４Ｗは、スロットＳＷ２とスロットＳＷ３に挿入される。スロットＳＷ２とスロットＳＷ３との間には、Ｕ相コイルやＷ相コイルを挿入するための４個のスロットが存在するが、図示は省略している。前述したように、Ｗ相コイルを挿入した時点では、すでに、Ｕ相，Ｖ相コイルが挿入されているため、Ｗ相コイル２４Ｗのコイルエンドは、ステータの内周側に偏った状態とする必要がある。

Ｗ相コイル２４Ｗは、１本づつコイル挿入機構により順次挿入される。従って、最初にスロット開口ＳＯから挿入されたコイル２４Ｗｏは、スロットＳＷ２，ＳＷ３の最奥（ステータの外周側）に位置し、中間に挿入されたコイル２４Ｗｍは、スロットＳＷ２，ＳＷ３の中間に位置し、最後に挿入されたコイル２４Ｗｉは、スロットＳＷ２，ＳＷ３の入り口側（ステータの内周側）中間に位置する。そして、コイルエンドをステータの内周側に折り曲げた状態では、各コイル２４Ｗｏ，２４Ｗｍ，２４Ｗｉのエンド長をそれぞれ、Ｌ（24Ｗo），Ｌ（24Ｗm），Ｌ（24Ｗi）とすると、Ｌ（24Ｗo）＞Ｌ（24Ｗm）＞Ｌ（24Ｗi）となる。スロット内に挿入されている各コイル２４Ｗｏ，２４Ｗｍ，２４Ｗｉの長さはそれぞれ等しいため、１ターン分のそれぞれのコイル長さ（コイルの周長）ＬＬ（24Ｗo），ＬＬ（24Ｗm），ＬＬ（24Ｗi）は、ＬＬ（24Ｗo）＜ＬＬ（24Ｗm）＜ＬＬ（24Ｗi）となる。前述したように、ステータ２０の外径Ｒ１が２５０ｍｍで、内径Ｒ２が１５０ｍｍで、軸方向の長さが４５ｍｍの体格のモータの場合、Ｗ相コイル２４Ｗの周長は、例えば、ＬＬ（24Ｗo）＝２９０ｍｍ，ＬＬ（24Ｗm）＝２９５ｍｍ，ＬＬ（24Ｗi）＝３００ｍｍとすればよいものである。なお、９６本（４８ターン×各３本）あるＷ相コイル２４Ｗの平均周長は、２９５ｍｍである。

次に、図５〜図７を用いて、本実施形態による３相回転電機に用いる各相コイルの成形方法について説明する。
図５〜図７は、本発明の一実施形態による３相回転電機に用いる各相コイルの成形方法を示す断面図である。なお、図１〜図４と同一符号は、同一部分を示している。

最初に、図５を用いて、Ｕ相コイル２４Ｕの成形方法について説明する。図２において説明したように、１ターン分のそれぞれのコイル長さ（コイルの周長）ＬＬ（24Uo），ＬＬ（24Um），ＬＬ（24Ui）は、ＬＬ（24Uo）＜ＬＬ（24Um）＜ＬＬ（24Ui）とするために、四角錐台形の巻き枠３０Ｕを用いる。四角錐台形の巻き枠３０Ｕに対して、銅線を１列に順番に巻き付けることによって、Ｕ相コイル２４Ｕを成形する。ここで、四角錐台形の巻き枠３０Ｕの形状は、ステータ２０の外径Ｒ１が２５０ｍｍで、内径Ｒ２が１５０ｍｍで、軸方向の長さが４５ｍｍの体格のモータの場合であって、Ｕ相コイル２４Ｕの各コイル２４Ｕｏ，２４Ｕｍ，２４Ｕｉの周長が、例えば、ＬＬ（24Uo）＝２９０ｍｍ，ＬＬ（24Um）＝２９５ｍｍ，ＬＬ（24Ui）＝３００ｍｍとなるような寸法形状としている。ステータコアのスロットには、コイルの周長の短い側（コイルの周長がＬＬ（24Uo）の側；図５の例では、周長の短いコイルの側）から挿入される。

次に、図６を用いて、Ｖ相コイル２４Ｖの成形方法について説明する。図３において説明したように、１ターン分のそれぞれのコイル長さ（コイルの周長）ＬＬ（24Ｖo），ＬＬ（24Ｖm），ＬＬ（24Ｖi）は、ＬＬ（24Ｖo）＝ＬＬ（24Ｖi）＜ＬＬ（24Ｖm）とするのは理想であるが、このようなコイルの周長とするためには、中央部の外径が両側の外径よりも長い形状となるように、２個の四角柱形の巻き枠の底面同士を接続した巻き枠形状とする必要がある。しかしながら、このような巻き枠にてコイルを成形すると、巻き枠から成形コイルを外しにくい場合が生じる。一方、Ｖ相コイル２４Ｖは、平均周長に対する最内外層のコイルの周長の差は２．５ｍｍと少ないこと、及び図３で示したように、最終的には中央付近に折り返すこと、さらに、Ｖ相コイルの後に挿入するＷ相コイルのスロットだけ露出していればよいこと等の条件を加味すると、四角柱形の巻き枠３０Ｖを用いてもよいことが判明した。そこで四角柱形の巻き枠３０Ｖに対して、銅線を１列に順番に巻き付けることによって、Ｖ相コイル２４Ｖを成形する。ここで、四角錐台形の巻き枠３０Ｖの形状は、Ｖ相コイル２４Ｖの各コイル２４Ｖｏ，２４Ｖｍ，２４Ｖｉの周長が、Ｖ相コイルの平均周長である、例えば、ＬＬ（24Ｖo）＝ＬＬ（24Ｖm）＝ＬＬ（24Ｖi）＝２９５ｍｍとなるような寸法形状としている。

最後に、図７を用いて、Ｗ相コイル２４Ｗの成形方法について説明する。図４において説明したように、１ターン分のそれぞれのコイル長さ（コイルの周長）ＬＬ（24Ｗo），ＬＬ（24Ｗm），ＬＬ（24Ｗi）は、ＬＬ（24Ｗo）＞ＬＬ（24Ｗm）＞ＬＬ（24Ｗi）とするために、四角錐台形の巻き枠３０Ｗを用いる。四角錐台形の巻き枠３０Ｗに対して、銅線を１列に順番に巻き付けることによって、Ｗ相コイル２４Ｗを成形する。ここで、四角錐台形の巻き枠３０Ｗの形状は、ステータ２０の外径Ｒ１が２５０ｍｍで、内径Ｒ２が１５０ｍｍで、軸方向の長さが４５ｍｍの体格のモータの場合であって、Ｗ相コイル２４Ｗの各コイル２４Ｗｏ，２４Ｗｍ，２４Ｗｉの周長が、例えば、ＬＬ（24Ｗo）＝３００ｍｍ，ＬＬ（24Ｗm）＝２９５ｍｍ，ＬＬ（24Ｗi）＝２９０ｍｍとなるような寸法形状としている。ステータコアのスロットには、コイルの周長の長い側（コイルの周長がＬＬ（24Ｗo）の側；図７の例では、周長の長いコイルの側）から挿入される。

次に、図８を用いて、本実施形態による３相回転電機に用いる各相コイルを成形する巻き枠の形状について説明する。
図８は、本発明の一実施形態による３相回転電機に用いる各相コイルを成形する巻き枠の形状を示す正面図である。

巻き枠３０Ａは、Ｕ相コイル２４Ｕを巻付ける部分３０Ｕ’と、Ｖ相コイル２４Ｖを巻付ける部分３０Ｖ’と、Ｗ相コイル２４Ｗを巻付ける部分３０Ｗ’とを有する２個の巻き枠３０Ａ１，３０Ａ２とから構成されている。巻き枠３０Ａ１，３０Ａ２の両端は、回転と軸方向にスライドできる構造（図示せず）に取り付けられ、且つ巻き枠の間隔Ｌをリンク機構３２Ａ，３２Ｂによって可変できる。以上の構成において、各相に応じて巻き枠３０Ａの所定の位置Ｕ，Ｖ，Ｗに銅線を１列に巻き付けコィルを成形する。さらに、この巻き枠３０Ａを、２個の備えることにより、第１のＵ相コイルと、第２のＵ相コイルを連続した巻線として、順次成形することができる。この２個を１組として、図１に示したように、Ｕ相コイル２４Ｕは８個のコイルからなるため、４組のＵ相コイルを成形する。そして、成形したコィルを挿入機構（図示せず）に４組を同時に取り付け、同時にステータコアに挿入する。

次に、図９〜図１１を用いて、本実施形態による３相回転電機の製造工程について説明する。
図９〜図１１は、本発明の一実施形態による３相回転電機の製造工程を示す正面図である。

図９に示すように、２個の１組のＵ相コイル２４Ｕを、図８に示した巻き枠によって成形して用意する。次に、４組のＵ相コイル２４Ｕを、挿入機構（図示せず）に同時に取り付け、ステータコア２２のスロツトＳにＵ相コイル２４Ｕの一端の方向から１列に並んだコイルを順番にスロツト開口部ＳＯの側から挿入し、スロットの奥側方向に矢印Ａ方向に沿って４組のコイルを同時に挿入する。

次に、図１０に示すように、２個の１組のＶ相コイル２４Ｖを、図８に示した巻き枠によって成形して用意する。次に、４組のＶ相コイル２４Ｖを、挿入機構（図示せず）に同時に取り付る。この時点では、図９に示した工程により、スロットＳの内部には既にＵ相コイル２４Ｕが挿入されている。Ｕ相コイル２４Ｕのコイルエンドをステータコアの外周側に折り曲げて、Ｖ相コイル挿入用のスロットが見える状態としておいて、挿入機構により、ステータコア２２のスロツトＳにＶ相コイル２４Ｖの一端の方向から１列に並んだコイルを順番にスロツト開口部ＳＯの側から挿入し、スロットの奥側方向に矢印Ｂ方向に沿って４組のコイルを同時に挿入する。

最後に、図１１に示すように、２個の１組のＷ相コイル２４Ｗを、図８に示した巻き枠によって成形して用意する。次に、４組のＷ相コイル２４Ｗを、挿入機構（図示せず）に同時に取り付る。この時点では、図８及び図９に示した工程により、スロットＳの内部には既にＵ相コイル２４Ｕ，Ｖ相コイル２４Ｖが挿入されている。Ｕ相コイル２４Ｕ及びＶ相コイル２４Ｖのコイルエンドをステータコアの外周側に折り曲げて、Ｗ相コイル挿入用のスロットが見える状態としておいて、挿入機構により、ステータコア２２のスロツトＳにＷ相コイル２４Ｗの一端の方向から１列に並んだコイルを順番にスロツト開口部ＳＯの側から挿入し、スロットの奥側方向に矢印Ｃ方向に沿って４組のコイルを同時に挿入する。

これにより、ステータコア１に全てのコイルが挿入される。次の工程で、ステータコア２２の外径側と内径側の延長線内に、各相コイル２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗのコイルエンドが位置するように曲げ直し、その後、各コイルのリード線に端子を接続し、ステータ組立体が完成する。

以上の説明では、Ｕ相コイル２４Ｕは、図５に示した角錐台形状の巻き枠により成形し、Ｖ相コイル２４Ｖは、図６に示した角柱形状の巻き枠により成形し、Ｗ相コイル２４Ｗは、図７に示した図５とは逆方向の角錐台形状の巻き枠により成形しているが、ここで、Ｖ相コイル２４Ｖについても、図５に示した角錐台形状の巻き枠により成形するようにすることができる。これは、２層目に挿入されるＶ相コイルはコイルエンドに余裕があるため、角錐台形状に成形しても、スロット内に挿入可能だからである。このようにすることにより、巻き枠の形状を、図８の形状よりも簡略化することができる。また、３種類のコイルは全て角錐台形状であるため、図８に示した巻き枠３０Ａの内、Ｕ相コイル用の巻き枠部３０Ｕ’だけでも、３種類のコイルを成形することができる。

また、本実施形態は、３相分布巻電動機だけでなく、３相分布巻発電機に対しても同様に適用できるものである。

以上説明したように、本実施形態によれば、コイルの各相ごとに平均周長は同じとするため磁力性能は同じで、１巻き毎の電線の周長を変えることで、スロットの奥側と入口側で電線の周長が変わり、各コイルの相ごとに無駄のない銅線の長さとなる。その結果、スロットに取付けられたコイルのコイルエンド部分を想定した位置に配置でき、旦つ次の工程でコィルエンド部分の成形を容易にすることができる。したがって、３相回転電機における３相分布巻による巻線が可能となる。

本発明の一実施形態による３相回転電機の構成を示す側面図である。本発明の一実施形態による３相回転電機の各相のコイルエンドの状態を示す斜視図である。本発明の一実施形態による３相回転電機の各相のコイルエンドの状態を示す斜視図である。本発明の一実施形態による３相回転電機の各相のコイルエンドの状態を示す斜視図である。本発明の一実施形態による３相回転電機に用いる各相コイルの成形方法を示す断面図である。本発明の一実施形態による３相回転電機に用いる各相コイルの成形方法を示す断面図である。本発明の一実施形態による３相回転電機に用いる各相コイルの成形方法を示す断面図である。本発明の一実施形態による３相回転電機に用いる各相コイルを成形する巻き枠の形状を示す正面図である。本発明の一実施形態による３相回転電機の製造工程を示す正面図である。本発明の一実施形態による３相回転電機の製造工程を示す正面図である。本発明の一実施形態による３相回転電機の製造工程を示す正面図である。

符号の説明

１０…ロータ
２０…ステータ
２２…ステータコア
２４Ｕ…Ｕ相コイル
２４Ｖ…Ｖ相コイル
２４Ｗ…Ｗ相コイル
Ｓ，ＳＵ，ＳＶ，ＳＷ…スロット
３０Ａ，３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ…巻き枠

Claims

ロータと、ステータコアに分布巻で３相コイルが順次それぞれ巻回されたステータとを有する３相回転電機であって、
前記ステータコアに最初に巻回される第１の相のコイルは、前記ステータコアのスロットに挿入された状態において、外周に位置するコイルの周長が内周に位置するコイルの周長よりも短いコイルであり、
前記第１の相のコイルのコイルエンドは、
前記スロットの外周側の位置よりも外周側に折り曲げられるとともに、
前記外周に位置するコイルのコイルエンドに対して、前記内周に位置するコイルのコイルエンドが、前記スロットの外周位置よりも外周側で前記ロータの軸方向に積層されるように折り曲げられており、
前記ステータコアに２番目に巻回される第２の相のコイルは、前記ステータコアのスロットに挿入された状態において、外周から内周に位置するコイルの全ての周長が等しいコイルであり、
前記第２の相のコイルの外周に位置するコイルのコイルエンドは前記スロットの内周方向に折り曲げられており、
前記第２の相のコイルの内周に位置するコイルのコイルエンドは前記スロットの外周方向に折り曲げられており、
前記ステータコアに３番目に巻回される第３の相のコイルは、前記ステータコアのスロットに挿入された状態において、外周に位置するコイルの周長が内周に位置するコイルの周長よりも長いコイルであり、
前記第３の相のコイルのコイルエンドは、
前記内周に位置するコイルのコイルエンドに対して、前記外周に位置するコイルのコイルエンドが、前記スロットの内周側にて前記ロータの軸方向に積層されるように折り曲げられていることを特徴とする３相回転電機。
請求項１記載の３相回転電機において、
前記第１のコイルの平均周長と、前記第２のコイルの平均周長と、前記第３のコイルの平均周長は等しいことを特徴とする３相回転電機。
ロータと、ステータコアに分布巻で３相コイルが順次それぞれ巻回されたステータとを有する３相回転電機の製造方法であって、
前記ステータコアに最初に巻回される第１の相のコイルは、銅線を１列に順番に四角錐台形に巻き付けた形状に予め成形されたコイルであり、このコイルを周長の短い側から順次、前記ステータコアのスロットに挿入し、
前記第１の相のコイルのコイルエンドは、
前記スロットの外周側の位置よりも外周側に折り曲げられるとともに、
前記外周に位置するコイルのコイルエンドに対して、前記内周に位置するコイルのコイルエンドが、前記スロットの外周位置よりも外周側で前記ロータの軸方向に積層されるように折り曲げられ、
前記ステータコアに２番目に巻回される第２の相のコイルは、銅線を１列に順番に四角柱形に巻き付けた形状に予め成形されたコイルであり、このコイルを順次、前記ステータコアのスロットに挿入し、
前記第２の相のコイルの外周に位置するコイルのコイルエンドは前記スロットの内周方向に折り曲げられ、
前記第２の相のコイルの内周に位置するコイルのコイルエンドは前記スロットの外周方向に折り曲げられ、
前記ステータコアに３番目に巻回される第３の相のコイルは、銅線を１列に順番に前記第１の相とは逆の四角錐台形に巻き付けた形状に予め成形されたコイルであり、このコイルを周長の長い側から順次、前記ステータコアのスロットに挿入し、
前記第３の相のコイルのコイルエンドは、
前記内周に位置するコイルのコイルエンドに対して、前記外周に位置するコイルのコイルエンドが、前記スロットの内周側にて前記ロータの軸方向に積層されるように折り曲げられることを特徴とする３相回転電機の製造方法。