JP2000245120A - 回転電機のコイル組立体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動機のステータコイルなどのコイルエンド
部分の長さを短くする。 【解決手段】 あらかじめ巻回されてかご状に形成され
た導線１６をインサータ１８により第１のコア１０のス
ロット内に挿入する。第１のコア１０の円筒軸方向に隣
接する位置に、円筒半径方向の外側から、コアセグメン
ト２０を挿入する。コアセグメント２０は、これらを円
環状に配列すると、第１のコア１０と同一の軸直交断面
形状を有する第２のコア２４となる。インサータ１８を
用いるために必要なかご状の導線１６のコイルエンド部
分の長さを、挿入後、第２のコア２４を形成することに
より短縮し、これによりコイルエンド部分の長さを相対
的に短くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機や発電機の
コアに導線を巻き付けコイルを形成したコイル組立体を
およびこれの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動機や発電機などの回転電機は、コイ
ルを有しており、このコイルは透磁率の高いコアに導線
を巻回して形成されている。この導線をコアに巻回して
コイルを形成した状態を、以下コイル組立体と記す。電
動機の場合、このコイル組立体は回転磁界を形成し、通
常は固定されたステータである。また、発電機において
は、回転磁界によってこのコイル組立体のコイル内に電
流が発生され、やはり通常は固定されたステータであ
る。

【０００３】コイル組立体のコアは、円筒の内面に、そ
の円筒の軸方向に延びる凸部を周方向に配列した形状で
あり、この凸部が磁極となる。導線は、凸部の間隙の凹
部、いわゆるスロットに納められて、一つまたは複数の
磁極に巻き付けられている。一つの磁極ごとに導線を集
中的に巻き付ける方法が、いわゆる集中巻きである。あ
るスロットと、いくつか間を開けたスロットとの間で導
線を巻き渡し、巻き付ける方法が、いわゆる分布巻きで
ある。いずれの巻き方においてもスロットから他のスロ
ットへ巻き渡す部分である、いわゆるコイルエンド部分
の導線は、短い方が好ましい。この部分が長いと、それ
だけ銅損が増加し、回転電機の効率が悪化する。また、
回転電機の外形が大型化する。

【０００４】コイル組立体の製造方法の一つにインサー
タと呼ばれる装置を用いる方法がある。これは、あらか
じめ環状に巻回された導線を、コアの一方の端部から、
挿入対象となるスロットに挿入しつつ軸方向に引き、コ
アに装着し、コイルを形成する方法である。この方法に
よれば、巻回された導線を軸方向に引くときに、導線を
保持するために、コイルエンド部分が長くなる傾向があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のようにインサー
タを用いた方法においては、コイルエンドの導線が長く
なる傾向があり、回転電機の効率の悪化、大型化を招く
という問題があった。

【０００６】本発明は、前述の課題を解決するためにな
されたものであり、インサータを用いてもコイルエンド
の導線を短くすることができるコイル組立体の製造方法
およびこの製造方法に適した構造を有するコイル組立体
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明にかかるコイル組立体の製造方法は、円筒
形状であって、その円筒内面に周方向に沿って櫛歯状の
凹凸を有する第１のコアを作成する工程と、製造される
回転電機のコアの形状に応じた形状に導線を巻回してか
ご状とする工程と、前記第１のコアの凹部に前記かご状
とした導線を挿入する工程と、前記第１のコアの円筒軸
方向に隣接した位置に、半径方向外側より複数個のコア
セグメントを前記かご状とした導線の隙間に挿入し、前
記第１のコアと同一の軸直交断面形状を有する第２のコ
アを形成する工程と、を有している。

【０００８】前記第２のコアは、前記第１のコアの円筒
軸方向の一方の端に形成されるようにすることができ
る。

【０００９】また、前記第１のコアは円筒軸方向に分割
されており、前記第２のコアは、分割された第１のコア
の間にコアセグメントを挿入して形成されるようにする
ことができる。この場合には、前記の第１のコアの凹部
に導線を挿入する工程において、前記分割された第１の
コアの間にスペーサを挿入しておき、導線挿入後、前記
スペーサを抜き取り、さらに第１のコアの間隙を広げ、
この第１のコアの間に前記のコアセグメントを挿入する
ことができる。このときのコアセグメントの円筒軸方向
の長さは、スペーサの長さよりも長くすることができ
る。

【００１０】さらに、本発明の他の態様によれば、以下
の構造を有する回転電機のコイル組立体が提供される。

【００１１】すなわち、コアは、円筒形状であって、そ
の円筒内面に周方向に沿って前記櫛歯状の凹凸を有する
第１のコアと、複数のコアセグメントからなり、当該コ
アセグメントを結合したときに、前記第１のコアと同一
の円筒軸直交断面形状となり、前記第１のコアの円筒軸
方向に隣接して配置される第２のコアと、を有してい
る。

【００１２】さらに、前記第２のコアは、第１のコアの
円筒軸方向の一方の端に配置されるものとすることがで
きる。

【００１３】さらに、前記第１のコアは円筒軸方向に分
割されており、前記第２のコアは分割された第１のコア
の間に配置されるものとすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。図１に
は、本実施形態のコイル組立体の製造方法を示す工程図
が記載されている。図１において、第１のコア１０は円
筒の軸を含む断面図にて示されている。第１のコア１０
は、その円筒軸直交断面の形状を有する電磁鋼板を積層
して形成されている。第１のコア１０の軸直交断面は、
円環部１２と、円環の内側に半径方向内側に向けて設け
られ、周方向に櫛歯状に配列された凸部１４とを有して
いる。この凸部１４が後に磁極となる。

【００１５】一方、第１のコア１０と別個に、コイル導
線１６が所定回数巻回されて、かご状に形成されてい
る。このかご状のコイル導線１６は、インサータ１８に
一端を保持される。インサータ１８は、かご状のコイル
導線１６を第１のコア１０の凸部の間隙、すなわちスロ
ット内に導くのに適切な形状を有している。

【００１６】図１（ａ）に示すように、かご状のコイル
導線１６を保持したまま、インサータ１８を第１のコア
１０の円筒の内部を軸方向に通過させつつ、コイル導線
１６をスロット内に納めていく。インサータ１８により
かご状のコイル導線１６をスロット内に納めた状態が図
１（ｂ）に示されている。さらに、図１中、第１のコア
１０の上側にコイル導線１６を移動させて、同時に第１
のコア１０の上側部分をスロット内の導線の延長上に位
置するように整形する。その後、図１（ｃ）に示すよう
に、前記第１のコア１０の上方であって、これに隣接す
る位置に、第１のコア１０の円筒半径方向外側から、コ
アセグメント２０を挿入する。コアセグメント２０は、
それぞれは略Ｔ字形であり、電磁鋼板を積層して形成さ
れている。このコアセグメント２０を図２に示すよう
に、所定数、円環状に配列すると、第１のコア１０と同
一の軸直交断面形状となり、前記Ｔ字形の縦の棒の部分
は、磁極２２になる。この磁極２２をかご状の導線１６
の隙間に挿入して、円環状に配列すると、図１（ｄ）に
示すように、第１のコア１０を図中上方向に延長した位
置に第２のコア２４が形成される。

【００１７】第１のコア１０と第２のコア２４は、一体
として、このコイル組立体のコアとして機能する。そし
て、インサータ１８によるかご状の導線１６の挿入後、
第２のコア２４を第１のコア１０を延長するように形成
しているので、コイルエンド部分の導線が短くなる。今
まで、磁束の発生などに寄与しなかったコイルエンド部
分を、第２のコア２４によりコアを延長した分だけ、有
効に機能させることができるようになり、モータの効率
が向上する。言い換えれば、同一の出力であれば、銅損
および重量の低減が可能であり、逆に同一の外形寸法の
モータであれば、銅損の低減および高出力化が達成され
る。さらには、従来、長く延びたコイルエンドをプレス
成形によりつぶして、製品の外形を小さくしていたが、
これを行う必要がなくなるか、変形量を小さくすること
ができる。これにより、変形による絶縁破壊を防止する
ことができる。

【００１８】図３には、本発明にかかる他の実施形態が
示されている。本実施形態においては、図３（ａ）に示
すように、二つに分離された第１のコア５０ａ，５０ｂ
の間にスペーサ５２が挟持された状態で、インサータに
よりかご状の導線５６が挿入される。第１のコア５０
ａ，５０ｂは、図１に示す実施形態と同様、内周側に櫛
歯状の凹凸を有する電磁鋼板を積層して形成されてい
る。スペーサ５２は、図２に示すコアセグメント２０と
同様、周方向に分割されており、環状に配置することに
よって、第１のコア５０ａ，５０ｂと同一の軸直交断面
形状となる。なお、スペーサの形状は、図２に示すよう
なＴ字形に限らず、二つの第１のコア５０ａ，５０ｂに
所定の軸方向の間隔を与える形状であれば、どのような
形状であってもよい。例えば、個々は円環をいくつかに
分割した形状とし、これを円環状に隙間なく、また隙間
をもって配列するようにしてもよい。

【００１９】スペーサ５２をコアの円筒軸の半径方向外
側に抜き、第１のコア５０ａ，５０ｂの少なくとも一方
を動かしてこの間隙を、図３（ｂ）に示すように拡げ
る。この拡げた隙間に、第１のコア５０ａ，５０ｂに隣
接するように、コアセグメント５８を挿入する。コアセ
グメント５８は、図２に示すコアセグメント２０と同様
に、個々は略Ｔ字形形状を有し、これらを円環状に配置
すると第１のコア５０ａ，５０ｂと同一の円筒軸直交断
面形状となる形状である。このコアセグメント５８を、
かご状の導線５４の半径方向外側から挿入し、円環状に
配列する。これによって、第２のコア６０が形成され
る。

【００２０】本実施形態によっても、図１に示した実施
形態と同様、コイルエンドの長さを短くすることがで
き、モータの効率が向上する。また、コイルエンド部分
の変形による絶縁破壊についても図１に示した実施形態
と同様に、これを防止することができる。本実施形態に
おいては、特に、コアセグメント５８を挿入する際に、
二つの第１のコア５０ａ，５０ｂの間に導線を張り渡す
ようにすることにより、導線を整列させることができ、
コアセグメント５８の挿入を容易なものとすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施形態のコイル組立体の製造方法を示す
工程図である。

【図２】 第２のコア２４の軸直交断面の形状を示す図
である。

【図３】 他の実施形態のコイル組立体の製造方法を示
す工程図である。

【符号の説明】

１０，５０ａ，５０ｂ 第１のコア、１６ コイル導
線、１８ インサータ、２０，５８ コアセグメント、
２４，６０ 第２のコア。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 櫛歯状の凹凸を有するコアに導線が装着
   されてコイルが形成された回転電機のコイル組立体を製
   造する方法であって、 円筒形状であって、その円筒内面に周方向に沿って櫛歯
   状の凹凸を有する第１のコアを作成する工程と、 製造される回転電機のコアの形状に応じた形状に導線を
   巻回してかご状とする工程と、 前記第１のコアの凹部に前記かご状とした導線を挿入す
   る工程と、 前記第１のコアの円筒軸方向に隣接した位置に、半径方
   向外側より複数個のコアセグメントを前記かご状とした
   導線の隙間に挿入し、前記第１のコアと同一の軸直交断
   面形状を有する第２のコアを形成する工程と、を有する
   回転電機のコイル組立体の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の回転電機のコイル組立
   体の製造方法であって、前記第２のコアは、前記第１の
   コアの円筒軸方向の一方の端に形成される、回転電機の
   コイル組立体の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の回転電機のコイル組立
   体の製造方法であって、前記第１のコアは円筒軸方向に
   分割されており、前記第２のコアは、分割された第１の
   コアの間にコアセグメントを挿入して形成される、回転
   電機のコイル組立体の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の回転電機のコイル組立
   体の製造方法であって、 前記第１のコアの凹部に導線を挿入する工程において
   は、前記分割された第１のコアの間にスペーサが挿入さ
   れており、 導線挿入後、前記スペーサを抜き取る工程と、第１のコ
   アの間隙を広げる工程と、を含み、 前記第１のコア間に形成される前記第２のコアのコア円
   筒軸方向の長さは、前記スペーサのその長さより長い、
   回転電機のコイル組立体の製造方法。
5. 【請求項５】 櫛歯状の凹凸を有するコアに、当該コア
   の形状に応じた形状に巻回された導線が装着されてコイ
   ルが形成された回転電機のコイル組立体であって、 前記コアは、円筒形状であって、その円筒内面に周方向
   に沿って前記櫛歯状の凹凸を有する第１のコアと、複数
   のコアセグメントからなり、当該コアセグメントを結合
   したときに、前記第１のコアと同一の円筒軸直交断面形
   状となり、前記第１のコアの円筒軸方向に隣接して配置
   される第２のコアと、を有するものである、回転電機の
   コイル組立体。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の回転電機のコイル組立
   体であって、前記第２のコアは、第１のコアの円筒軸方
   向の一方の端に配置される、回転電機のコイル組立体。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の回転電機のコイル組立
   体であって、前記第１のコアは円筒軸方向に分割されて
   おり、前記第２のコアは分割された第１のコアの間に配
   置される、回転電機のコイル組立体。