JP6203785B2 - ８の字状の連結コイルを有する電動機とその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動機とその製造方法に関し、特に、８の字状の連結コイルを有する電動機とその製造方法に関する。

従来、コギングトルクとトルクリップルを低減させることができる極とスロットの組み合わせとして、スロット数を極数で割った値が既約分数となる分数スロットを有する電動機が知られている。

分数スロットの電動機では、極数とスロット数の最小公倍数を大きくするように、極数とスロット数を選定でき、また、高次の分布巻係数の値を小さくできることから、コギングトルクとトルクリップルを減少させることができる（例えば、特許文献１）。

スロット数６Ｎが、極対数Ｐの１．５倍より大きくかつ３倍未満となる電動機（１．５Ｐ＜６Ｎ＜３Ｐ）の場合、スロットピッチが１の集中巻電動機となる。この場合、隣接スロットにコイルを巻くことができるため、巻線機のノズルで固定子のティース部に直接巻きつけることができ（直巻）、製造に非常に優位である。しかし、スロット数が比較的少なくなることから、回転子と固定子に発生する磁束線が、固定子のティース形状や、コアの外形形状の影響を受けやすく、コギングトルクとトルクリップルを悪化させ、分数スロットであったとしてもその効果は限定的になる。

一方、スロット数６Ｎが、極対数Ｐの３倍より大となる分数スロットの電動機（６Ｎ＞３Ｐ）においては、集中巻の分数スロット電動機よりもコギングとトルクリップルがさらに小さくなる傾向があり、性能としては魅力的である。しかし、スロットに挿入する巻線のコイルピッチが１スロットより大きくなり、分布巻でしか巻くことができない。特に、スロット数を極対数で割った値が規約分数となる電動機においては、巻線の配置が複雑になることから、スロットに挿入する巻線のコイル数が多くなり、製造における巻線の自動化には不向きである。

さらに、コイル数が多いことでコイル間を結ぶ渡り線が多くなり、巻線同士が複雑に絡み合う要因になる。

例として、インサータ方式による自動巻線機は、１つ１つコイルを巻線機のノズル、あるいは、フライヤーが巻枠周りに旋回してコイルを作成し、作成したコイルをインサータに挿入し、インサータを固定子に徐々に挿し入れることで固定子にコイルが巻装される。この工程で、作成するコイルの数が多くなるとインサータに挿入する回数が多くなり、工数が非常に多くなる。また、インサータには、多数のコイルを挿入するため、コイル間の渡り線が多い場合、巻線が複雑に絡み合い、製造不良を起こす原因になる。

このように、複雑な巻線配置を持つ分数スロットの電動機において、自動巻線可能な同心巻で巻こうとするとき、以下の点が問題になる。
（１）コイル数が多くなり、結果として工数が多くなる。
（２）各コイル間を結ぶ渡り線が多く、複雑に絡み合いやすい。

特願２０１４−１２５６８０号

本発明は、複雑な巻線配置を持つ分数スロットの電動機において、製造工数が少なく、また、コイル間の渡り線が少ない巻線構造を備えた電動機とその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施例に係る３相交流電動機は、複数対の磁極を有する回転子と、回転子の回転軸方向に形成され、周方向に配列された複数のスロットを有し、回転子と径方向に対向配置された固定子と、スロットに挿入されて固定子に巻装された複数の巻線と、を備え、回転子の極数を２Ｐ、固定子の巻線を挿入するスロット数を６Ｎとし、スロット数６Ｎを極対数Ｐで除した値が既約分数となり、かつ、２Ｎ＞Ｐの関係を持つ３相交流電動機の固定子において、スロット数６Ｎを極数２Ｐで除した商をＸとするとき、固定子には、所定の巻数で巻回されたコイルが１相あたり２Ｎ個スロット内に配置され、各１つのコイルは直列接続している別の１つのコイルと、電流の向きを合わせて１辺を共有して１つの中央スロットに重ねて配置され、２つのコイルのスロットを共有していない各々の反対側の１辺は、各々スロットが中央スロットからＸだけ離れている別のスロットに配置されて、２つのコイルは３つのスロットに渡って８の字状に連結して配置され、８の字状の連結コイルの組が、固定子のスロットに１相あたりＮ組各々完全には重ならない位置に配置され、各々直列接続されている、ことを特徴とする。

本発明の一実施例に係る３相交流電動機の製造方法は、巻線を放出しながら旋回するノズル部を備え、巻線を巻きつけてコイルを生成する巻枠部を並列させて２つ以上有するインサータ方式の自動巻線機を用いて、８の字状の連結コイルを含む３相交流電動機を製造する方法であって、２つの巻枠部の高さを調節して、ノズル部が１つの巻枠部の周りを所定の巻数だけ回転して１つ目のコイルを生成する第１ステップと、２つの巻枠部の高さを調節して、他方の巻枠部にノズルが上記の回転方向とは逆向きに所定の巻数だけ回転して１つ目のコイルとは逆方向の電流の向きとなる２つ目のコイルを生成する第２ステップと、２つのコイルのうち、１辺を重ねた状態で１つのスロットに挿入されるようにインサータに２つのコイルを挿入する第３ステップと、第１ステップ乃至第３ステップを繰り返して、他の８の字状の連結コイルを生成し、インサータに挿入する第４ステップと、インサータを固定子に挿入して、全ての巻線を固定子に挿入する第５ステップと、を有することを特徴とする。

本発明の一実施例に係る３相交流電動機によれば、複雑な巻線構造を持つ分数スロットの電動機において、自動巻線可能で、かつ、コイル数が少なく、製造工数の少ない巻線構造を有する電動機とその製造方法を提供することができる。

１０極３６スロットの電動機の断面図である。 １０極３６スロットの電動機のうちの第１〜第１８スロットの巻線配置の展開断面図、及び１０極３６スロットの電動機のうちの第１９〜第３６スロットの巻線配置の展開断面図である。 インサータ方式巻線機による単コイルの製造方法を説明する図である。 インサータ方式巻線機による多重コイルの製造方法を説明する図である。 コイルを挿入した状態のインサータをインサータの上方から俯瞰した図である。 コイルを挿入した状態のインサータの斜視図である。 固定子内に挿入したインサータの斜視図である。 １０極３６スロットの電動機にＵ相のコイルを同心巻で巻回した場合の第１〜第１８スロットの巻線配置を示す展開断面図、及び１０極３６スロットの電動機にＵ相のコイルを同心巻で巻回した場合の第１９〜第３６スロットの巻線配置を示す展開断面図である。 １０極３６スロットの電動機の巻線配置を示す展開断面図、及び８の字状の連結コイルの断面図である。 ８の字状の連結コイルの断面概念図、及び８の字状の連結コイルとスロットの位置関係を表す図である。 １０極３６スロット３層巻の巻線配置を示す展開断面図、及び３つの連結コイルの断面図である。 ３つの連結コイルの形態の一例を示す断面図及び平面図である。 ３つの連結コイルの形態の他の一例を示す断面図及び平面図である。 インサータ方式自動巻線機による８の字状の連結コイルの製造方法の第１ステップを表す図である。 インサータ方式自動巻線機による８の字状の連結コイルの製造方法の第２ステップを表す図である。 インサータ方式自動巻線機による８の字状の連結コイルの製造方法の第３及び第４ステップを表す図である。 インサータ方式自動巻線機による３つの連結コイルの製造方法の第１ステップを表す図である。 インサータ方式自動巻線機による３つの連結コイルの製造方法の第２ステップを表す図である。 インサータ方式自動巻線機による３つの連結コイルの製造方法の第３ステップを表す図である。 インサータ方式自動巻線機による３つの連結コイルの製造方法の第４及び第５ステップを表す図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る電動機とその製造方法について説明する。

［実施例１］
まず、本発明の実施例１に係る３相交流電動機について説明する。図１に１０極３６スロットの電動機の断面図を示す。図１において、６は固定子、１０は回転子を表す。回転子１０は、１０個の磁石１１と、回転子コア１２と、回転子のシャフト１３とを備え、回転子１０は回転子の回転軸Ｃを中心として回転する。磁極の数Ｐは磁石の数と同数の１０である。固定子６は、固定子のコア３と、回転子の回転軸Ｃの方向に形成され、周方向に配列された３６個のスロット２とを備え、スロット２に後述する巻線が配置される。本発明は電動機の固定子コア３に巻かれた巻線の配置に関するものであるので、以下の説明では回転子の記載を省略する。

図２は極数１０、スロット数３６、ずらし数３の分数スロット電動機のスロットにおける各相のコイルの配置を表す図である。２は固定子のコアのスロット、３は固定子のコア、４は巻線（コイル）、６は固定子である。また、各スロット２の上側の符号Ｂはスロット識別番号である。Ｕ、Ｖ、Ｗは３相交流の各相を表し、各々±１２０度の位相差を有している。また、「＋」と「−」は電流の向きを示しており、その位相差は１８０度である。図２は２層巻の例を示し、各スロットには、＋Ｕ、−Ｕ、＋Ｖ、−Ｖ、＋Ｗ、−Ｗ相の合計６相帯のいずれかが２つずつ配置される。各配置領域には、銅線などの電流が流れる線材が、同じ数だけ挿入されている。固定子６は一般には円筒状であるが、ここでは説明を分かり易くするために、円筒状である固定子６を直線的に展開した展開断面図として示す。以下の説明において、固定子６における巻線４の配置の説明においては、この展開断面図を使用して固定子６と巻線４の配置について説明する。なお、図２（ａ）は、展開した固定子６のスロット識別番号１〜１８の部分の断面を示し、図２（ｂ）は、スロット識別番号１９〜３６の部分の断面を示している。

以後、電流が流れる銅線などの線材、あるいは、線材の束のことを「巻線」と呼び、線材を使用して、閉じた輪の形状をつくり、同一形状で連結して束で重なっているものを「コイル」と呼ぶ。

次に、インサータ方式巻線機を用いた単コイルの製造方法について図３を用いて説明する。図３に示すように、ノズル２１が矢印２５の範囲で回転して巻枠部２２に巻線２３を巻きつけることにより、単コイル２４を生成する。

次に、インサータ方式巻線機を用いた多重コイルの製造方法について図４を用いて説明する。最初に、ノズル２１が矢印２８の範囲で回転して第１巻枠部２６に巻線２３を巻きつけることにより多重コイル３１の外側のコイル２９を生成する。次に、ノズル２１が矢印２８の範囲で回転して第２巻枠部２７に巻線２３を巻きつけることにより多重コイル３１の内側のコイル３０を生成する。

次に、生成した多重コイル３１を図５の平面図及び図６の斜視図に示すようにインサータ３２に挿入する。図５及び図６は８極３６スロットの電動機の例であって、２重同心巻のコイル３１を単相分だけインサータ３２に挿入する例を示している。

次に、図７に示すようにインサータ３２を固定子６内に挿入し、コイル３１を固定子６内に押し込む。ただし、実際にはインサータ３２の内側にコイル３１を押し込むガイドの冶具（図示せず）が配置される。

図８（ａ）に１０極３６スロットの電動機にＵ相のコイルを同心巻で巻回した場合の第１〜第１８スロットの巻線配置を表す展開断面図を示し、図８（ｂ）に１０極３６スロットの電動機にＵ相のコイルを同心巻で巻回した場合の第１９〜第３６スロットの巻線配置を表す展開断面図を示す。

また、図８（ａ）及び図８（ｂ）の各図の上段は回転子の軸と垂直な断面で切断した断面図を示し、下段は回転子の回転軸から見たコイルとスロットの位置関係を示す。図８（ａ）及び図８（ｂ）においてはＵ相のコイルの配置のみ示している。また図８（ａ）及び図８（ｂ）のそれぞれの上段の図において、各スロット内の「＋ｕ」または「−ｕ」と記された領域のうち、上部が１層目のコイルを示し、下部が２層目のコイルを示している。

１０極３６スロットの巻線配置を通常の同心巻で巻こうとすると、図８（ａ）及び図８（ｂ）の矢印の１相当たり１２個のコイルを必要とし、インサータに挿入する回数は１０回必要となる。この場合、二重同心巻となる部分は２ヶ所であり、二重同心巻ができる部分が限られているため、製造工数が多くなる。図８（ａ）及び図８（ｂ）の矢印は、「＋ｕ」と「−ｕ」で作られる１つ分のコイルを示す。このように、スロット数を極数で除した値が既約分数となる分数スロットの電動機においては、巻線が複雑化し、製造工数が多くなる。

次に、本発明の実施例１に係る３相交流電動機について説明する。図１に本発明の実施例１に係る３相交流電動機の断面図を示し、図９（ａ）及び図９（ｂ）に本発明の実施例１に係る１０極３６スロットの３相交流電動機の適用例を示す。図９（ａ）及び図９（ｂ）においては、３６スロットのうちの２５スロット分、Ｕ相のみを表示している。本発明の実施例１に係る３相交流電動機は、複数対の磁極を有する回転子１０と、回転子１０の回転軸方向に形成され、周方向に配列された複数のスロット２を有し、回転子１０と径方向に対向配置された固定子６と、スロット２に挿入されて固定子６に巻装された複数の巻線４と、を備えている。

本発明の実施例１に係る３相交流電動機の固定子６は、回転子１０の極数を２Ｐ、固定子６の巻線を挿入するスロット数を６Ｎとし、スロット数６Ｎを極対数Ｐで除した値が既約分数となり、かつ、２Ｎ＞Ｐの関係を有する。例えば、極数２Ｐが１０、スロット数６Ｎが３６の場合、Ｐは５、Ｎは６となる。ただし、これは一例であって、このような例には限定されない。

スロット数６Ｎを極数２Ｐで除した商をＸとするとき、固定子６には、所定の巻数で巻回されたコイル（例えば、４１１、４１２）が１相あたり２Ｎ個スロット内に配置されている。例えば、極数２Ｐが１０、スロット数６Ｎが３６の場合、Ｘは３となる。

各１つのコイル（例えば、４１１）は直列接続している別の１つのコイル（例えば、４１２）と、電流の向きを合わせて１辺を共有して１つの中央スロット（例えば、スロット番号４）に重ねて配置されている。

２つのコイル４１１、４１２のスロットを共有していない各々の反対側の１辺は、各々スロットが中央スロットからＸ（例えば、Ｘは３）だけ離れている別のスロット（例えば、スロット番号１及び７）に配置されて、２つのコイル４１１、４１２は３つのスロット（例えば、スロット番号１、４、７）に渡って８の字状に連結して配置されている。

８の字状の連結コイルの組４１〜４４が、固定子のスロットに１相あたりＮ組各々完全には重ならない位置に配置され、各々直列接続されている。

本発明の実施例１に係る３相交流電動機においては、図９（ｂ）に示すように、１０極３６スロットの単相の配置を、全て３スロットピッチのコイルで展開する。図１０（ａ）に８の字状の連結コイル４１１及び４１２の断面の概念図を示し、図１０（ｂ）に８の字状の連結コイル４１１及び４１２とスロットの位置関係を示す。図１０（ａ）に示すように、１つのコイル４１１は、１番目のスロットＳ１と、４番目のスロットの２層目（Ｓ４２）に跨って巻回され、他のコイル４１２は、４番目のスロットの１層目（Ｓ４１）と、７番目のスロットＳ７に跨って巻回されている。ただし、スロットＳ４１とＳ４２は同じ４番目のスロット（Ｓ４）に位置している。

図１０（ｂ）に示すように、１つのコイル４１１は、４つの辺４１１ａ，４１１ｂ，４１１ｃ，４１１ｄから構成される。同様に、他の１つのコイル４１２は、４つの辺４１２ａ，４１２ｂ，４１２ｃ，４１２ｄから構成される。

このとき、図１０（ｂ）に示すように、２つのコイル４１１及び４１２が３つのスロットＳ１，Ｓ４，Ｓ７に跨って配置され、コイル辺４１１ｃ及び４１２ａが共に１つのスロットＳ４に配置される。そのため、８の字状の連結コイルを構成する２つのコイル４１１、４１２の渡り線４１ｅを緩み無く直列接続することで、８の字状の連結コイル４１を形成することができる。なお、渡り線４１ｅは短くすることができ、コイル４１１または４１２と同化できる。また、５０は固定子のティースであり、４１ｆは他の８の字状の連結コイルと直列接続するための巻線である。

また、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示した１０極３６スロットの配置（３６スロット中２５スロット分、Ｕ相のみ表示）では、全てのコイルが、３スロットピッチの８の字状の連結コイルを形成可能である。例えば、コイル４２１及び４２２が８の字状の連結コイル４２を構成し、コイル４３１及び４３２が８の字状の連結コイル４３を構成し、コイル４４１及び４４２が８の字状の連結コイル４４を構成する。図９（ｂ）の両端矢印で１つ分のコイルを示す。単相あたり、８の字状の連結コイルは６組であり（図９（ｂ）では４組のみ表示）、３相分合計で１８組存在する。

本発明の実施例１に係る３相交流電動機によれば、図８（ａ）、（ｂ）のような複雑なコイルの配置とは異なり、図９（ａ）、（ｂ）のように同一形状のコイルユニットを複数個用意するだけで、全ての巻線配置が巻装できるため、電動機の製造が容易になるというメリットが得られる。

［実施例２］
次に、本発明の実施例２に係る３相交流電動機について説明する。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に本発明の実施例２に係る３相交流電動機の１０極３６スロット３層巻（１スロットにつき３相分を配置）の巻線図を示す。本発明の実施例２に係る３相交流電動機が実施例１に係る３相交流電動機と異なっている点は、１相あたりＮ組の８の字状の連結コイルの組のうちの複数組は、連結する２つのコイルのうち、片方のコイルの巻数が他方のコイルの巻数と異なる点である。本発明の実施例２に係る３相交流電動機のその他の構成は、本発明の実施例１に係る３相交流電動機における構成と同様であるので詳細な説明は省略する。

図１１（ｂ）に示したコイルの展開図において、同一形状のコイルユニットで纏めると図１２と図１３の２種類に纏められる。図１２（ａ）は図１１（ｂ）に示した複数のコイルを連結したコイルの組５１〜５６のうちの１つの組５２の展開図である。

図１２（ａ）に示すように、コイル５２１は１６番目のスロットの１層目（Ｓ１６１）と１９番目のスロットの１層目（Ｓ１９１）に跨って配置されている。コイル５２２は１６番目のスロットの２層目（Ｓ１６２）と１９番目のスロットの２層目（Ｓ１９２）に跨って配置されている。コイル５２３は１９番目のスロットの３層目（Ｓ１９３）と２２番目のスロットの３層目（Ｓ２２３）に跨って配置されている。上記の例では、コイル５２１と５２２を１つのコイル５２４とみなすことができる。そうすると、連結する２つのコイル５２３及び５２４のうち、片方のコイル５２３の巻数が他方のコイル５２４の巻数と異なっていることとなる。

図１２（ｂ）は図１２（ａ）のコイル５２１〜５２３のみを示す。コイル５２１は複数の辺５２１ａ〜５２１ｄから構成され、コイル５２２は複数の辺５２２ａ〜５２２ｄから構成され、コイル５２３は複数の辺５２３ａ〜５２３ｄから構成されている。辺５２１ａ及び５２２ａは１６番目のスロットに配置され、辺５２１ｃ、５２２ｃ、５２３ａは１９番目のスロットに配置され、辺５２３ｃは２２番目のスロットに配置されている。

図１２（ｂ）に示したように、巻数が異なる８の字状の連結コイルは、図１１（ｂ）において、４か所（５１、５２、５４、５５）存在する。

連結コイル５１では、コイル５１１の巻数と、コイル５１２及び５１３の合計の巻き数が異なっている。連結コイル５４では、コイル５４１の巻数と、コイル５４２及び５４３の合計の巻き数が異なっている。連結コイル５５では、コイル５５３の巻数と、コイル５５１及び５５２の合計の巻き数が異なっている。

その他のコイル５３及び５６では３つのコイルが連結している。図１３（ａ）は図１１（ｂ）に示した複数のコイルを連結したコイルの組５１〜５６のうちの１つの組５３の展開図である。

図１３（ａ）に示すように、コイル５３１は２０番目のスロットの１層目（Ｓ２０１）と２３番目のスロットの１層目（Ｓ２３１）に跨って配置されている。コイル５３２は２３番目のスロットの２層目（Ｓ２３２）と２６番目のスロットの２層目（Ｓ２６２）に跨って配置されている。コイル５３３は２６番目のスロットの３層目（Ｓ２６３）と２９番目のスロットの３層目（Ｓ２９３）に跨って配置されている。上記の例では、３つのコイル５３１、５３２、５３３のうち、中央の１つのコイル５３２の２辺５３２ａ及び５３２ｃが、他の２つのコイル５３１及び５３３の１辺５３１ｃ及び５３３ａと、それぞれ１つのスロット（２３番目のスロット及び２６番目のスロット）を共有している。

上記のように３つのコイルが連結している個所は図１１（ｂ）では２個所存在している。上記の連結コイル５３以外では、連結コイル５６で、３つのコイル５６１、５６２、５６３が連結している。

上記の例では、３つのコイルが連結した例について説明したが、これは次のように、２組の８の字状の連結コイルの４つのコイルが２つのコイルの２辺を共有して連結していると考えてもよい。１相あたりＮ組の８の字状の連結コイルのうち複数組は、１組の連結コイルが跨る３つのスロット内のコイルの３辺のうち、１つのコイルが跨る２辺を、他の８の字状の連結コイルの１つのコイルが跨る２辺と、電流が流れる向きを合わせて重ね、２つのスロットを共有して２つの８の字状の連結コイルを連結し、直列接続している。また、このとき、２組の８の字状の連結コイルを構成する各２つのコイルのうち、片方のコイルの巻数が他方のコイルの巻数と異なる連結コイルを有するようにしてもよい。図１３の例では、８の字状の連結コイルの２つのコイルの巻数比が２：１のものと、１：２のものを、巻数の少ない１つのコイルの部分を重ねて、巻数比が同じ３つのコイルを形成している。

本発明の実施例２に係る３相交流電動機によれば、２種類の形状のコイルユニットを複数個用意するだけで、全ての巻線配置が巻装できるため、電動機の製造工程を簡略化することができる。

［実施例３］
次に、本発明の実施例３に係る３相交流電動機の製造方法について説明する。本発明の実施例３に係る３相交流電動機の製造方法は、巻線を放出しながら旋回するノズル部を備え、巻線を巻きつけてコイルを生成する巻枠部を並列させて２つ以上有するインサータ方式の自動巻線機を用いて、８の字状の連結コイルを含む３相交流電動機を製造する方法であって、２つの巻枠部の高さを調節して、ノズル部が１つの巻枠部の周りを所定の巻数だけ回転して１つ目のコイルを生成する第１ステップと、２つの巻枠部の高さを調節して、他方の巻枠部にノズルが上記の回転方向とは逆向きに所定の巻数だけ回転して１つ目のコイルとは逆方向の電流の向きとなる２つ目のコイルを生成する第２ステップと、２つのコイルのうち、１辺を重ねた状態で１つのスロットに挿入されるようにインサータに２つのコイルを挿入する第３ステップと、第１ステップ乃至第３ステップを繰り返して、他の８の字状の連結コイルを生成し、インサータに挿入する第４ステップと、インサータを固定子に挿入して、全ての巻線を固定子に挿入する第５ステップと、を有することを特徴とする。

本発明の実施例３に係る３相交流電動機の製造方法について詳細に説明する。図１４は、インサータ方式自動巻線機による８の字状の連結コイルの製造方法の第１ステップを表す図である。第１ステップにおいて、自動巻線機のノズル（あるいはフライヤー）２１が第１巻枠部２６の周りを所定の回転方向２８に沿って旋回し、巻線２３により１つ目のコイル２９を生成する。

図１５は、インサータ方式自動巻線機による８の字状の連結コイルの製造方法の第２ステップを表す図である。第２ステップにおいて、第１巻枠部２６の長さを縮めて、第２巻枠部２７の長さを長くする。そして、１つ目のコイル２９が緩まないまま、第２巻枠部２７の周りをノズル２１が、第１ステップにおける回転方向２８とは逆方向３４に沿って旋回して２つ目のコイル３０を生成する。これで８の字状の連結コイルが完成する。

図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、それぞれインサータ方式自動巻線機による８の字状の連結コイルの製造方法の第３及び第４ステップを表す図である。図１６（ａ）に示すように、第３ステップにおいて、コイル２９及び３０を第１巻枠部２６及び第２巻枠部２７から外す。その後、図１６（ｂ）に示すように、第４ステップにおいて、８の字状の連結コイルのまま、インサータ３２にコイル２９、３０を挿入する。このとき、インサータ３２のブレード１００はスロットと対応する位置に形成され、コイル２９の１つの辺は、例えば、３番目のスロットＳ３に対応する位置に配置される。また、コイル２９と３０の重なる辺は、例えば、６番目のスロットＳ６に対応する位置に配置される。コイル３０の１つの辺は、例えば、９番目のスロットＳ９に対応する位置に配置される。

第１ステップ乃至第３ステップを繰り返して、他の８の字状の連結コイルを生成し、第４ステップにおいて、インサータ３２に挿入する。さらに、図７に示すように、第５ステップにおいて、インサータ３２を固定子６に挿入して、全ての巻線を挿入する。

本発明の実施例３に係る３相交流電動機の製造方法によれば、２つのコイルを８の字状に連結させた構成を備えたコイルを有する３相交流電動機を容易に製造することができる。

［実施例４］
次に、本発明の実施例４に係る３相交流電動機の製造方法について説明する。本発明の実施例４に係る３相交流電動機の製造方法は、巻線を放出しながら旋回するノズル部を備え、巻線を巻きつけてコイルを生成する巻枠部を並列させて３つ有するインサータ方式の自動巻線機を用いて、連結された８の字状の連結コイルを含む３相交流電動機を製造する方法であって、３つの巻枠部の高さを調節して、ノズル部が１つの巻枠部の周りを所定の巻数だけ回転して１つ目のコイルを生成する第１ステップと、３つの巻枠部の高さを調節して、２つ目の巻枠部にノズルが上記の回転方向とは逆向きに所定の巻数だけ回転して１つ目のコイルとは逆方向の電流の向きとなる２つ目のコイルを生成する第２ステップと、３つの巻枠部の高さを調節して、３つ目の巻枠部にノズルが２つ目のコイルの回転方向とは逆向きに回転して２つ目のコイルとは逆方向の電流の向きとなる３つ目のコイルを生成する第３ステップと、３つのコイルのうち、１つ目のコイルと２つ目のコイルの１辺を重ね、２つ目のコイルの他方の１辺を３つ目のコイルの１辺と重ねた状態で、巻線を重ねた部分が各々１つのスロットに挿入されるようにインサータに３つのコイルを同時に挿入する第４ステップと、第１ステップ乃至第４ステップを繰り返して、他の８の字状の連結コイルを、巻枠部を２つ、あるいは３つ使用して生成し、インサータに挿入する第５ステップと、インサータを固定子に挿入して、全ての巻線を挿入する第６ステップと、を有することを特徴とする。

本発明の実施例４に係る３相交流電動機の製造方法について詳細に説明する。図１７は、インサータ方式自動巻線機による３つの連結コイルの製造方法の第１ステップを表す図である。第１ステップにおいて、自動巻線機のノズル（あるいはフライヤー）２１が第１巻枠部２６の周りを所定の回転方向２８に沿って旋回し、巻線２３により１つ目のコイル２９を生成する。

図１８は、インサータ方式自動巻線機による３つの連結コイルの製造方法の第２ステップを表す図である。第２ステップにおいて、第１巻枠部２６の長さを縮めて、第２巻枠部２７の長さを長くする。そして、１つ目のコイル２９が緩まないまま、第２巻枠部２７の周りをノズル２１が、第１ステップにおける回転方向２８とは逆方向３４に沿って旋回して２つ目のコイル３０を生成する。

図１９は、インサータ方式自動巻線機による３つの連結コイルの製造方法の第３ステップを表す図である。第３ステップにおいて、第３巻枠部２７の長さを縮めて、第３巻枠部３５の長さを長くする。そして、１つ目のコイル２９及び２つ目のコイル３０が緩まないまま、第３巻枠部３５の周りをノズル２１が、第２ステップにおける回転方向３４とは逆方向２８に沿って旋回して３つ目のコイル３６を生成する。

図２０（ａ）及び図２０（ｂ）は、それぞれインサータ方式自動巻線機による３つの連結コイルの製造方法の第４及び第５ステップを表す図である。図２０（ａ）に示すように、第４ステップにおいて、コイル２９、３０、３６を第１巻枠部２６、第２巻枠部２７、及び第３巻枠部３５から外す。その後、図２０（ｂ）に示すように、第５ステップにおいて、インサータ３２に連結コイルのまま、コイル２９、３０、３６を挿入する。このとき、インサータ３２のブレード１００はスロットと対応する位置に形成され、コイル２９の１つの辺は、例えば、１番目のスロットＳ１に対応する位置に配置される。また、コイル２９と３０の重なる辺は、例えば、４番目のスロットＳ４に対応する位置に配置される。また、コイル３０と３６の重なる辺は、例えば、７番目のスロットＳ７に対応する位置に配置される。コイル３６の１つの辺は、例えば、１０番目のスロットＳ１０に対応する位置に配置される。

第１ステップ乃至第４ステップを繰り返して、他の８の字状の連結コイルを、巻枠部を２つ、あるいは３つ使用して生成し、第５ステップにおいてインサータ３２に挿入する。さらに、図７に示すように、第６ステップにおいて、インサータ３２を固定子６に挿入して、全ての巻線を挿入する。

本発明の実施例４に係る３相交流電動機の製造方法によれば、３つのコイルを連結させた構成を備えたコイルを有する３相交流電動機を容易に製造することができる。

２ スロット
３ 固定子コア
４ 巻線
６ 固定子
１０ 回転子
１１ 磁石
１２ 回転子コア
１３ 回転子のシャフト
２１ ノズル
２６ 第１巻枠部
２７ 第２巻枠部
３５ 第３巻枠部

Claims (7)

1. 複数対の磁極を有する回転子と、
   前記回転子の回転軸方向に形成され、周方向に配列された複数のスロットを有し、前記回転子と径方向に対向配置された固定子と、
   前記スロットに挿入されて前記固定子に巻装された複数の巻線と、を備え、
   前記回転子の極数を２Ｐ、前記固定子の巻線を挿入するスロット数を６Ｎとし、スロット数６Ｎを極対数Ｐで除した値が既約分数となり、かつ、２Ｎ＞Ｐの関係を持つ３相交流電動機の固定子において、
   スロット数６Ｎを極数２Ｐで除した商をＸとするとき、前記固定子には、所定の巻数で巻回されたコイルが１相あたり２Ｎ個スロット内に配置され、
   各１つのコイルは直列接続している別の１つのコイルと、電流の向きを合わせて１辺を共有して１つの中央スロットに重ねて配置され、
   前記の２つのコイルのスロットを共有していない各々の反対側の１辺は、各々スロットが前記中央スロットからＸだけ離れている別のスロットに配置されて、前記２つのコイルは３つのスロットに渡って８の字状に連結して配置され、
   前記の８の字状の連結コイルの組が、前記固定子のスロットに１相あたりＮ組各々完全には重ならない位置に配置され、各々直列接続されている、
   ことを特徴とする３相交流電動機。
2. 前記８の字状の連結コイルを構成する２つのコイルは、緩み無く直列接続されている、請求項１に記載の３相交流電動機。
3. １相あたりＮ組の前記８の字状の連結コイルの組のうちの複数組は、連結する２つのコイルのうち、片方のコイルの巻数が他方のコイルの巻数と異なる、請求項１に記載の３相交流電動機。
4. １相あたりＮ組の前記８の字状の連結コイルのうち複数組は、１組の連結コイルが跨る３つのスロット内のコイルの３辺のうち、１つのコイルが跨る２辺を、他の８の字状の連結コイルの３辺のうち、１つのコイルが跨る２辺と、電流が流れる向きを合わせて重ね、２つのスロットを共有して２つの８の字状の連結コイルを連結し、直列接続されている、請求項１に記載の３相交流電動機。
5. 前記８の字状の連結コイルを構成する２つのコイルのうち、片方のコイルの巻数が他方のコイルの巻数と異なる連結コイルを有する、請求項４に記載の３相交流電動機。
6. 巻線を放出しながら旋回するノズル部を備え、巻線を巻きつけてコイルを生成する巻枠部を並列させて２つ以上有するインサータ方式の自動巻線機を用いて、８の字状の連結コイルを含む３相交流電動機を製造する方法であって、
   前記２つの巻枠部の高さを調節して、前記ノズル部が１つの巻枠部の周りを所定の巻数だけ回転して１つ目のコイルを生成する第１ステップと、
   前記２つの巻枠部の高さを調節して、他方の巻枠部にノズルが前記の回転方向とは逆向きに所定の巻数だけ回転して前記１つ目のコイルとは逆方向の電流の向きとなる２つ目のコイルを生成する第２ステップと、
   前記の２つのコイルのうち、１辺を重ねた状態で１つのスロットに挿入されるようにインサータに前記２つのコイルを挿入する第３ステップと、
   前記第１ステップ乃至第３ステップを繰り返して、他の８の字状の連結コイルを生成し、前記インサータに挿入する第４ステップと、
   前記インサータを固定子に挿入して、全ての巻線を固定子に挿入する第５ステップと、
   を有することを特徴とする３相交流電動機の製造方法。
7. 巻線を放出しながら旋回するノズル部を備え、巻線を巻きつけてコイルを生成する巻枠部を並列させて３つ有するインサータ方式の自動巻線機を用いて、連結された８の字状の連結コイルを含む３相交流電動機を製造する方法であって、
   前記３つの巻枠部の高さを調節して、前記ノズル部が１つの巻枠部の周りを所定の巻数だけ回転して１つ目のコイルを生成する第１ステップと、
   前記３つの巻枠部の高さを調節して、２つ目の巻枠部にノズルが前記の回転方向とは逆向きに所定の巻数だけ回転して前記１つ目のコイルとは逆方向の電流の向きとなる２つ目のコイルを生成する第２ステップと、
   前記３つの巻枠部の高さを調節して、３つ目の巻枠部にノズルが前記の２つ目のコイルの回転方向とは逆向きに回転して前記２つ目のコイルとは逆方向の電流の向きとなる３つ目のコイルを生成する第３ステップと、
   前記３つのコイルのうち、前記１つ目のコイルと前記２つ目のコイルの１辺を重ね、前記２つ目のコイルの他方の１辺を前記３つ目のコイルの１辺と重ねた状態で、前記巻線を重ねた部分が各々１つのスロットに挿入されるようにインサータに前記３つのコイルを同時に挿入する第４ステップと、
   前記第１ステップ乃至第４ステップを繰り返して、他の８の字状の連結コイルを、巻枠部を２つ、あるいは３つ使用して生成し、前記インサータに挿入する第５ステップと、
   前記インサータを固定子に挿入して、全ての巻線を挿入する第６ステップと、
   を有することを特徴とする３相交流電動機の製造方法。

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