JP2002095198A - 回転電機の固定子およびその製造方法並びにそれに適用される接合用導体線および接合用導体線の製造方法 - Google Patents

回転電機の固定子およびその製造方法並びにそれに適用される接合用導体線および接合用導体線の製造方法

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    • H02K3/38Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation around winding heads, equalising connectors, or connections thereto

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、導体線の端部を塑性変形させる
ことで絶縁被膜の損傷を抑えて端部断面積を削減し、接
合時の入熱量を低減して優れた絶縁性を確保できるとと
もに、接合部間の短絡発生を構造的になくし従来必要で
あった手作業による短絡直し工程の省略を可能とし、生
産性を向上でき、かつ、低コスト化を実現できる回転電
機の固定子およびその製造方法並びに接合用導体線およ
びその製造方法を得る。 【解決手段】 接合用導体線1は、先端から長さ方向に
所定範囲にわたる端部11の導体断面積が主部10の導
体断面積より小さく形成され、絶縁被膜2が主部10お
よび主部10近傍の端部11の一部に一様に被覆されて
いる。そして、2本の接合用導体線1は端部11を揃え
て接合されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば車両用交
流発電機等の回転電機の固定子およびその製造方法並び
に接合用導体線およびその製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、様々な電気機器において、それぞ
れの用途に応じた各種の導体線が用いられており、用途
によっては、導体線同士を接合して用いる場合がある。
このような場合、まず接合対象となる導体線の端部を揃
えて配置し、端部に形成された絶縁被膜を除去する。つ
いで、絶縁被膜が除去された端部同士を接合し、その後
接合部を含む絶縁被膜が除去された部分に対して新たな
絶縁性樹脂を塗布して、導体線同士を接合していた。し
かしながら、このような接合方法では、接合対象となる
導体線の先端全体を溶融させるため、接合に必要な熱量
が多くなるという問題があった。また、接合時の入熱量
が多くなると、導体線の端部近傍の温度が上昇し、絶縁
被膜を劣化させ、絶縁性を悪化させるという問題もあっ
た。
【0003】このような不具合を解決するために、接合
対象となる導体線の端部を切り欠いて断面積を削減させ
て接合時の入熱量を低減させる導体線構造が、例えば特
開2000−164043号公報に提案されている。
【0004】図19は例えば特開2000−16404
3号公報に記載された従来の導体線の接合工程を説明す
る工程図である。この従来の導体線の接合においては、
まず接合対象となる2本の導体線100を導入し、それ
ぞれの導体線100の端部周辺に形成された絶縁被膜1
16を除去する(工程1)。ついで、絶縁被膜116が
除去された導体線100の端部112に切り欠き加工を
施し、切り欠き部114を形成する(工程2)。この導
体線100の端部112は、切り欠き部114によって
円形断面のほぼ半分が切り取られた形状となっており、
端部112につながった部位に比べて断面積がほぼ半分
に減少している。ついで、2本の導体線100が、切り
欠き部114を外向きとして、端部112を揃えて平行
に配置される。そして、例えばTIG(tungsten-inert-ga
s)溶接により端部112同士を溶接して接合する(工程
3)。さらに、接合部118を含む絶縁被膜116が除
去された範囲に新たに絶縁性樹脂120を塗布し(工程
4)、2本の導体線100の接合が終了する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の導体線構造は、
以上のように、導体線100の端部112に切り欠き加
工を施して導体断面積を削減しているので、切り欠き部
114の周縁部に位置する導体線100の絶縁被膜が損
傷してしまう。そこで、導体線100の端部112同士
を接合した後、接合部118を含めて広い範囲にわたっ
て絶縁性樹脂120を塗布しなければならず、作業効率
の悪化を招いてしまうとともに、絶縁性樹脂120の量
が多くなり、導体線100の接合部が膨らんでしまうと
いう課題があった。
【0006】ついで、この従来構造の導体線を交流発電
機の固定子121に適用した場合について述べる。固定
子121は、図20に示されるように、固定子鉄心12
2と、導体線124を固定子鉄心122のスロット12
2aに巻装して構成された固定子巻線123とを備えて
いる。そして、固定子巻線123のコイルエンド群12
3aは、固定子鉄心122の端面上に、2本の導体線1
24の端部同士を溶接し、さらに絶縁性樹脂120を塗
布してなる接合部125が径方向に隣接して1列に2層
に並び、2列となって周方向に配列されて構成されてい
る。ここで、導体線124の端部は上述の導体線100
と同様に切り欠き加工が施されているので、切り欠き部
の周縁部の絶縁樹脂116が損傷しており、導体が露出
している。また、導体線124の端部同士の接合部は、
固定子鉄心122の端面上で径方向に近接して1列に並
び、2列となって周方向に配列されている。従って、径
方向に近接して並んでいる導体線124の端部同士の溶
接部間の短絡が発生し易い。そして、溶接部間が短絡し
ている状態で絶縁性樹脂116を塗布すれば、固定子1
21の歩留まりを低下させることになる。そこで、絶縁
性樹脂116の塗布工程に先だって、導体線124の端
部同士の溶接部間の短絡検査工程を実施し、不合格品は
短絡箇所の特定工程、さらには短絡している溶接部間を
径方向に離反させる手作業による短絡直し工程を実施す
る必要がある。そして、短絡箇所を特定することは極め
て難しく、短絡直し工程は固定子の製造ラインを止めて
の手作業となり、生産性を著しく低下させるとともに、
コストアップを招いてしまうという不具合があった。さ
らに、絶縁性樹脂120を切り欠き部近傍の大断面積の
部位にまで塗布する必要があるので、接合部125が膨
らみ、径方向寸法および周方向寸法が大きくなり、固定
子121の小型化が図れなくなるとともに、接合部12
5の多列化に適合できなくなるという不具合が発生して
しまう。
【0007】この発明は、上記のような課題を解決する
ために、導体線の端部を塑性変形させることで絶縁被膜
の損傷を抑えて端部断面積を削減し、接合時の入熱量を
低減して優れた絶縁性を確保できるとともに、接合部間
の短絡発生を構造的になくし従来必要であった手作業に
よる短絡直し工程の省略を可能とし、生産性を向上で
き、かつ、低コスト化を実現できる回転電機の固定子お
よびその製造方法並びに接合用導体線およびその製造方
法を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係る回転電機
の固定子は、スロットが周方向に複数設けられた円筒状
の固定子鉄心と、複数の導体線が上記スロットに装備さ
れ、上記固定子鉄心の端面上で異なる上記スロットから
延出する複数の上記導体線の端部同士を接合して形成さ
れた固定子巻線とを有する回転電機の固定子において、
上記導体線は、先端から長さ方向に所定範囲にわたる端
部の導体断面積が主部の導体断面積より小さく形成さ
れ、絶縁被膜が上記主部および上記主部近傍の上記端部
の一部に被覆されており、異なる上記スロットから延出
する複数の上記導体線が上記端部を揃えて接合されてい
るものである。
【0009】また、上記導体線の端部は、導体断面積が
上記主部から先端方向に連続して減少する断面積連続減
少部と、導体断面積を一定に保って上記断面積連続減少
部から先端方向に延びる断面積一定部とから構成されて
いるものである。
【0010】また、上記導体線の端部は、該端部近傍の
上記主部に対して偏心しており、上記導体線の端部同士
が互いに接近するように揃えられて接合されているもの
である。
【0011】また、上記導体線の端部同士が揃えられた
時に、接合相手と反対側の上記導体線の端部の外周面が
曲面形状に形成されているものである。
【0012】また、上記導体線の端部が円形断面に形成
されているものである。
【0013】また、上記導体線の端部が略楕円断面に形
成されているものである。
【0014】また、上記導体線の端部の周方向両側面が
径方向に沿った平面形状に形成されているものである。
【0015】また、上記導体線の端部の周方向幅が上記
主部の周方向幅と同等以下に形成されているものであ
る。
【0016】また、この発明に係る回転電機の固定子の
製造方法は、スロットが周方向に複数設けられた円筒状
の固定子鉄心と、先端から長さ方向に所定範囲にわたる
端部の導体断面積が主部の導体断面積より小さく形成さ
れ、かつ、絶縁被膜が上記主部および上記主部近傍の上
記端部の一部に被覆されている複数の導体線が上記スロ
ットに装備され、上記固定子鉄心の端面上で異なる上記
スロットから延出する複数の上記導体線の端部同士を揃
えて接合して形成された固定子巻線とを有する回転電機
の固定子の製造方法において、揃えられた上記導体線の
端部の対とこれに隣接する上記導体線との間に金属ブロ
ックを介装し、第1の加圧治具により揃えられた上記導
体線の端部の対を上記金属ブロックに押圧しつつ、上記
導体線の端部の対を接合するものである。
【0017】また、上記金属ブロックは銅もしくは銅合
金で作製されているものである。
【0018】また、揃えられた上記導体線の端部の対の
周方向を拘束して接合するものである。
【0019】また、上記導体線の端部の対を非接触熱源
により加熱して接合するものである。
【0020】また、非接触加熱源がアークもしくはプラ
ズマであり、上記第1の加圧治具は金属製であり、上記
第1の加圧治具により揃えられた上記導体線の端部の対
を上記金属ブロックに押圧するとともに、金属製の第2
の加圧治具により上記導体線の端部の対に隣接する上記
導体線を上記金属ブロックに押圧し、さらに上記非接触
加熱源の発生用電源の出力端子を上記第1および第2の
加圧治具に接続して上記導体線の端部の対を接合するも
のである。
【0021】また、この発明に係る回転電機の固定子の
製造方法は、スロットが周方向に複数設けられた円筒状
の固定子鉄心と、先端から長さ方向に所定範囲にわたる
端部の導体断面積が主部の導体断面積より小さく形成さ
れ、かつ、絶縁被膜が上記主部および上記主部近傍の上
記端部の一部に被覆されている複数の導体線が上記スロ
ットに装備され、上記固定子鉄心の端面上で異なる上記
スロットから延出する複数の上記導体線の端部同士を揃
えて接合して形成された固定子巻線とを有する回転電機
の固定子の製造方法において、上記絶縁被膜が全面に被
覆された導体線材の先端から長さ方向に所定範囲にわっ
て塑性変形させて、端部の導体断面積を主部の導体断面
積より小さくする工程と、上記主部近傍の上記端部の一
部に上記絶縁被膜が残るように該端部の該絶縁被膜を除
去して、上記導体線を作製する工程とを有するものであ
る。
【0022】また、この発明に係る接合用導体線は、先
端から長さ方向に所定範囲にわたる端部の導体断面積が
主部の導体断面積より小さく形成され、絶縁被膜が上記
主部および上記主部近傍の上記端部の一部に被覆されて
いるものである。
【0023】また、上記端部は、導体断面積が上記主部
から先端方向に連続して減少する断面積連続減少部と、
導体断面積を一定に保って上記断面積連続減少部から先
端方向に延びる断面積一定部とから構成されているもの
である。
【0024】また、この発明に係る接合用導体線の製造
方法は、絶縁被膜が被覆された導体線の先端から長さ方
向に所定範囲にわって塑性変形させて、端部の導体断面
積を主部の導体断面積より小さくする工程と、上記主部
近傍の上記端部の一部に上記絶縁被膜が残るように該端
部の該絶縁被膜を除去する工程とを有するものである。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1に係る接
合用導体線の端部を示す斜視図、図2はこの発明の実施
の形態1に係る接合用導体線の接合状態を示す斜視図で
ある。図1において、接合用導体線1はエナメルなどの
絶縁被膜2が被覆された断面円形の銅線材で作製され、
先端から長さ方向に所定範囲にわたる端部11がその導
体断面積を連続的減少する先細り形状に形成されてい
る。そして、絶縁被膜2は主部10および主部10近傍
の端部11の一部に一様に被覆されており、その先端部
11aは銅線材が露出している。また、接合用導体線1
の端部11の断面中心が端部11の近傍における主部1
0の断面中心に対して外周側にシフトしている。
【0026】このように構成された2本の接合用導体線
1は、図1に示されるように、端部11を近接して揃え
られ、例えばアーク溶接により端部同士を接合される。
このように接合された接合用導体線1は、図2に示され
るように、銅線材が露出している先端部11aが溶融一
体化された接合部3により連結され、接合部3および端
部11の根元側が絶縁性樹脂4により覆われている。
【0027】この接合用導体線1は、先端から長さ方向
に所定範囲にわたる端部11がその導体断面積を連続的
減少する先細り形状に形成され、その先端部11aを除
いて絶縁被膜2が被覆されている。そこで、先端部11
aの断面積が主部10の断面積に比べて小さくなってい
るので、接合に必要な入熱量が低減される。また、接合
時の入熱量が少ないので、絶縁被膜2の損傷が抑えられ
る。また、端部11が先細り形状に形成されているの
で、接合部3が接合された端部11の近傍の主部10に
対して外側にはみ出ることもない。さらに、絶縁被膜2
が端部11の主部10近傍の部位にまで被覆されている
ので、銅線材の露出部が端部11の近傍の主部10の外
周縁部に対して内側に入り込んでいる。そこで、接合用
導体線1の接合部3が近接して配置されるような用途に
適用しても、接合部3間の短絡や接合部3と銅線材の露
出部との間の短絡が抑えられ、優れた絶縁性が確保され
る。また、絶縁性を確実にするための絶縁性樹脂4は主
部10の端部11近傍の部位まで覆うように設ける必要
がない。即ち、先細り形状の端部11の先端部11aお
よびその近傍を覆うように絶縁性樹脂4を塗布すればよ
く、絶縁性樹脂4を含めた接合部全体の膨らみを小さく
抑えることができる。そこで、接合用導体線1の接合部
3が近接して配置されるような用途にも、適用すること
ができる。
【0028】ついで、この接合用導体線1の製造方法に
ついて図3乃至図5を参照しつつ説明する。成型用上型
4には先細り形状の溝4aが形成され、成型用下型5に
は先細り形状の溝5aが形成されている。そして、図3
の(a)、(b)に示されるように、絶縁被膜2が被覆
された円形断面の接合用導体線1を成型用上型4と下型
5との間に配置する。ついで、上型4と下型5とにより
接合用導体線1を加圧し、図4の(a)、(b)に示さ
れるように、接合用導体線1を溝4a、5aの形状に塑
性変形させる。その後、図5の(a)、(b)に示され
るように、上型4および下型5を離反させ、端部11が
先細り形状に塑性変形された接合用導体線1が得られ
る。ついで、端部11の先端側の絶縁被膜2を除去し、
図1に示される接合用導体線1が製造される。
【0029】この製造方法によれば、接合用導体線1の
先端11が塑性変形されているので、先端11に被覆さ
れている絶縁被膜2の付着力が確保され、絶縁被膜2が
損傷することなく先細り形状の端部11が形成される。
【0030】つぎに、このように構成された接合用導体
線1を回転電機の固定子に適用した場合について説明す
る。図6はこの発明の実施の形態1に係る車両用交流発
電機の固定子に適用される導体線を示す模式的斜視図、
図7はこの発明の実施の形態1に係る交流発電機の固定
子を示す要部斜視図、図8はこの発明の実施の形態1に
係る交流発電機の固定子の製造方法における溶接工程を
説明する模式図、図9はこの発明の実施の形態1に係る
交流発電機の固定子の製造方法における溶接工程を説明
する模式図である。
【0031】図6において、固定子15に適用される導
体線20は、接合用導体線1を折り曲げ加工して成形さ
れたもので、ターン部20bにより主部としての一対の
直線部20aを連結してなる略U字状に成形されてい
る。そして、導体線20は、先端から長さ方向に所定範
囲にわたる端部20cがその導体断面積を連続的減少す
る先細り形状に形成されている。また、端部20cの先
端部20dにおける絶縁被膜2が除去され、銅線材が露
出している。さらに、端部20cの断面中心が端部20
cの近傍の直線部20aにおける断面中心に対して外周
側にシフトしている。なお、端部20cの根元側には絶
縁被膜2が残っている。
【0032】図7において、固定子15を構成する固定
子鉄心16は、磁性鋼材を円筒状に形成されたもので、
スロット16aが溝方向を軸方向とし、内周側に開口す
るようにして、周方向に所定ピッチで設けられている。
また、固定子巻線17はスロット16aに装備された複
数の導体線20の先端部20dを接合して構成されてい
る。
【0033】この固定子15を組み立てるには、まず導
体線20が、固定子鉄心16の一端側から3スロット毎
のスロット16aの対に、2本づつ挿入される。ここ
で、説明の便宜上、スロット16a内の位置を内周側か
ら1番地乃至4番地とする。具体的には、3スロット離
れたスロット16aの対には、1本の導体線20が一方
のスロット16aの1番地と、他方のスロット16aの
2番地とに挿入され、もう1本の導体線20が一方のス
ロット16aの3番地と、他方のスロット16aの4番
地とに挿入される。これにより、各スロット16a内に
は、4本の直線部20aがスロット深さ方向1列に並ん
で収納されている。
【0034】そして、全ての導体線20が固定子鉄心1
6に装備された後、1つのスロット16aの1番地から
固定子鉄心16の他端側に延出する導体線20の端部側
が外開き状に折り曲げられ、3スロット離れたスロット
16aの2番地から固定子鉄心16の他端側に延出する
他の導体線20の端部側が外開き状に折り曲げられる。
そして、偏心している両者の端部20cが、互いに接近
するように径方向に重ねられる。さらに、1つのスロッ
ト16aの3番地から固定子鉄心16の他端側に延出す
る導体線20の端部側が外開き状に折り曲げられ、3ス
ロット離れたスロット16aの4番地から固定子鉄心1
6の他端側に延出する他の導体線20の端部側が外開き
状に折り曲げられる。そして、偏心している両者の端部
20cが、互いに接近するように径方向に重ねられる。
これにより、固定子鉄心16の他端側においては、径方
向に1列並んだ2対の端部20cが周方向に配列されて
いる。
【0035】ついで、図8に示すように、金属ブロック
23が径方向に並んだ2対の端部20c間に介装され、
金属製の第1および第2の加圧治具24、25により各
対の端部20cを金属ブロック23側に加圧する。これ
により、各対の端部20cは互いに密接し金属ブロック
23に押し当てられる。そして、図9に示されるよう
に、アーク発生用電源30の出力端子が第1および第2
の加圧治具24、25に接続され、トーチ31を一対の
端部20cに近づけて、アーク発生用電源30を入れ
る。これにより、トーチ31と一対の端部20cとの間
にアーク32が発生し、先端部20dが加熱溶融され、
接合される。この溶接手順を端部20cの各対に施し、
さらに絶縁性樹脂(図示せず)が接合部3を覆うように
端部20cに塗布されて固定子15が作製される。
【0036】このように作製された固定子15では、端
部20c同士の接合部3が径方向に1列に2層に並び、
周方向に2列となって配列されて、固定子巻線17の他
端側のコイルエンド群を構成している。なお、図示して
いないが、固定子鉄心16の一端側においては、導体線
20のターン部20bが径方向に1列に2層に並んで、
2列となって周方向に配列されて、固定子巻線17の一
端側のコイルエンド群を構成している。
【0037】このように構成された固定子15において
は、先端から長さ方向に所定範囲にわたる端部20cが
その導体断面積を連続的に減少する先細り形状に形成さ
れ、かつ、端部20cの先端部20dにおける絶縁被膜
2が除去され、銅線材が露出している導体線20を用い
ているので、接合時の入熱量が低減される。そして、導
体線20の先端部20d近傍の温度上昇が抑えられ、端
部20c根元側の絶縁被膜2が劣化して絶縁性を損なう
こともない。また、絶縁樹脂2は導体線20の直線部2
0aおよび端部20c根元側を除いて除去されている。
そこで、導体線20の端部20c根元側が絶縁被膜2に
覆われ、径方向に隣接する接合部3間の短絡が確実に防
止される。これにより、絶縁性樹脂の塗布工程に先だっ
て実施される短絡検査工程において、導体線20の端部
20c同士の接合部3間の短絡が検知されることがなく
なり、固定子の製造ラインから取り出して短絡箇所の特
定作業や短絡している接合部間を径方向に離反させる手
作業による短絡直し作業が省略されるので、固定子15
の生産性および歩留まりが著しく向上されるとともに、
低コスト化が図られる。
【0038】また、導体線20は、端部20cの断面中
心が端部20cの近傍の直線部20aにおける断面中心
に対して外周側にシフトしている。そして、端部20c
同士が相手側に偏心しているように互いに接近させて径
方向に揃えて接合しているので、溶接作業性が向上され
る。また、導体線20は、端部20cの周方向幅が直線
部20aの周方向幅と同等、もしくは狭く形成されてい
るので、固定子鉄心16のスロット16aへの導体線2
0の挿入の自動化を実現できる。
【0039】また、固定子15においては、接合部3が
径方向に隣接して並んでいるが、端部20c根元側の絶
縁被膜2の損傷がなく、かつ、接合部3の膨らみがない
ので、絶縁性樹脂を端部20c近傍の直線部20aにま
で塗布する必要はない。そこで、接合部3を覆うように
塗布される絶縁性樹脂の容積が少なくなり、コイルエン
ド群の径方向幅を狭くすることができ、固定子15の小
型化が実現できる。また、近年、固定子15には、接合
部3の周方向隙間が狭くなる多スロット化が要求されて
いるが、この場合においても、構造上導体線20の接合
部3同士が短絡しにくく、かつ、絶縁性樹脂を含めた接
合部全体の容積が小さい構造となっているので、固定子
15の大型化をもたらすことなく、優れた絶縁性を確保
できる。
【0040】また、金属ブロック23が径方向に並んだ
2対の端部20c間に介装され、金属製の第1の加圧治
具24により1対の端部20cを金属ブロック23に加
圧して接合しているので、接合時、端部20c同士が密
接した状態に保持される。そこで、接合時の溶融別れ不
良が防止されるとともに、高い接合強度が得られる。ま
た、端部20cが円形断面に形成されているので、第1
の加圧治具24を端部20cに押し当てるために径方向
から挿入する際に、第1の加圧治具24の向きが端部2
0cの中心からずれていても、第1の加圧治具24の先
端部が端部20cの外周面に案内されてスムーズに挿入
される。さらに、第1の加圧治具24の先端部がV字状
に成形されているので、端部20cの周方向の動きが規
制され、安定した接合が可能となる。また、端部20c
同士が相手側に偏心しているように互いに接近させて径
方向に揃えられているので、接合時の溶接別れ不良の発
生がさらに抑えられる。
【0041】また、接合が非接触熱源であるアーク32
により行われているので、短時間で接合可能温度まで先
端部20dを昇温でき、絶縁被膜2の損傷を抑えること
ができる。また、金属ブロック23、第1および第2の
加圧治具24、25は熱伝導のよい銅あるいは銅合金を
用いることが望ましい。これにより、接合時の金属ブロ
ック23、第1および第2の加圧治具24、25の温度
上昇が抑えられ、導体線20と金属ブロック23、第1
および第2の加圧治具24、25との溶着が確実に防止
される。また、第1および第2の加圧治具24、25に
より各対の端部20cを金属ブロック23側に加圧し、
アーク発生用電源30の出力端子と第1および第2の加
圧治具24、25とを電気的に接続して溶接している。
そこで、溶接時に、図9に矢印で示されるように、電流
iがアーク32の径方向両側に流れる。これにより、電
流iにより発生する磁界の影響が相殺され、アーク32
が該磁界により曲げられることがなく、溶接品質が安定
する。
【0042】実施の形態2.この実施の形態2では、図
10に示されるように、接合用導体線40はエナメルな
どの絶縁被膜2が被覆された断面円形の銅線材で作製さ
れ、先端から長さ方向に所定範囲にわたる端部42がそ
の導体断面積を連続的に減少する先細り形状に形成され
た断面積連続減少部42aと、導体断面積を一定に保っ
て断面積連続減少部42aから先端方向に延びる断面積
一定部42bとから構成されている。そして、絶縁被膜
2は主部41および断面積連続減少部42aに一様に被
覆されており、その断面積一定部42bは銅線材が露出
している。また、接合用導体線40の端部42の断面中
心が端部42の近傍における主部41の断面中心に対し
て外周側にシフトしている。なお、この接合用導体線4
0の端部42も、上記実施の形態1と同様に塑性変形加
工により形成されている。そして、このように構成され
た2本の接合用導体線40は、図10に示されるよう
に、端部42を近接して揃えられ、例えばアーク溶接に
より端部同士を接合される。このように接合された接合
用導体線40は、図11に示されるように、銅線材が露
出している断面積一定部42bが溶融一体化された接合
部3により連結されている。
【0043】従って、この実施の形態2による接合用導
体線40においても、上記実施の形態1と同様の効果を
有する。この接合用導体線40を固定子に適用した場合
においても、上記実施の形態1と同様の効果が得られ
る。また、この実施の形態2によれば、断面積一定部4
2bを設けているので、溶接時に第1の加圧治具24に
よるクランプがし易くなり、溶接品質が安定する。ここ
で、上記実施の形態2では、断面積一定部42bは絶縁
被膜2が除去されて銅線材が露出しているものとしてい
るが、断面積一定部42bの全体の絶縁被膜2を除去す
る必要はなく、例えば接合領域にかかる断面積一定部4
2bの先端側のみ絶縁被膜2を除去するようにしてもよ
い。
【0044】実施の形態3.上記実施の形態2では、接
合用導体線40はエナメルなどの絶縁被膜2が被覆され
た断面円形の銅線材で作製されているものとしている
が、この実施の形態3では、図12および図13に示さ
れるように、接合用導体線40Aはエナメルなどの絶縁
被膜2が被覆された断面矩形の銅線材で作製されている
ものとしている。従って、この実施の形態3において
も、上記実施の形態2と同様の効果を奏する。また、こ
の実施の形態3によれば、接合用導体線40Aが断面矩
形の銅線材を用いているので、固定子巻線に適用した場
合、スロット内に収納される導体線の占積率を大きくで
き、固定子の高出力化が図られる。
【0045】実施の形態4.図14はこの発明の実施の
形態4に係る車両用交流発電機の固定子に適用される導
体線を示す模式的上面図、図15はこの発明の実施の形
態4に係る交流発電機の固定子の製造方法における溶接
工程を説明する模式図である。この実施の形態4では、
図14に示されるように、導体線43は、絶縁被膜2が
被覆された矩形断面の銅線材を折り曲げ加工して略U字
状に成形されたもので、予め先端から長さ方向に所定範
囲にわたる端部43bがその導体断面積を連続的に減少
する先細り形状の円形断面に形成されている。また、端
部43bの先端部43cにおける絶縁被膜2が除去さ
れ、銅線材が露出している。さらに、先端部43cの断
面中心が端部43bの近傍の直線部43aにおける断面
中心に対して一側にシフトしている。なお、端部43b
の根元側には絶縁被膜2が残っている。そして、端部4
3bは、偏心方向を互いに近接させるように径方向に揃
えられている。ここで、直線部43a(主部)の幅t1
と先端部43cの幅t2との関係は、t1≧t2となっ
ている。そして、端部43b同士は、図15に示される
ように、フォーク形状の第1の加圧治具24aにより金
属ブロック23に加圧されて、接合される。
【0046】この実施の形態4によれば、導体線43の
端部43bがその導体断面積を連続的に減少する先細り
形状に形成されているので、上記実施の形態1と同様の
効果が得られる。また、直線部43a(主部)の幅t1
と先端部43cの幅t2との関係が、t1≧t2となっ
ているので、曲げ加工機において曲げ治具への導体線の
自動挿入が可能となる。また、先端部43cが円形断面
に形成されているので、第1の加圧治具24aを径方向
から挿入する際に、第1の加圧治具24aの方向が先端
部43cの中心からずれていても、先端部43cの円形
の外周面形状に沿ってスムーズに挿入される。また、第
1の加圧治具24aがフォーク形状に形成されているの
で、先端部43c同士の周方向の動きを確実に規制する
ことができ、溶接品質が安定する。また、導体線43が
矩形断面を有しているので、スロットへの導体線の占積
率を大きくできる。
【0047】実施の形態5.この実施の形態5では、図
16に示されるように、導体線43Aの先端部43cが
楕円断面を有するように形成されている。また、直線部
43a(主部)の幅t1と先端部43cの幅t3との関
係は、t1≧t3となっている。なお、他の構成は上記
実施の形態4と同様に構成されている。従って、この実
施の形態5においても、上記実施の形態4と同様の効果
を奏する。また、この実施の形態5によれば、先端部4
3cが断面楕円形に形成されているので、先端部43c
が断面円形に形成されている上記実施の形態4に比べ
て、第1の加圧治具の挿入抵抗が小さくなり、治具の摩
耗を抑えることができる。
【0048】実施の形態6.この実施の形態6では、図
17に示されるように、導体線43Bの先端部43c
は、その断面の周方向両側面が径方向に沿った平面に形
成され、接合相手側と反対側の外周面が曲面に形成され
ている。また、直線部43a(主部)の幅t1と先端部
43cの幅t4との関係は、t1≧t4となっている。
なお、他の構成は上記実施の形態4と同様に構成されて
いる。従って、この実施の形態6においても、上記実施
の形態4と同様の効果を奏する。また、この実施の形態
6によれば、先端部43cの断面の周方向両側面が径方
向に沿った平面に形成されているので、接合する両先端
部43cを囲繞するように第1の加圧治具24aを挿入
できる。これにより、両先端部43cを確実に、安定し
てクランプでき、溶接品質が一層安定される。
【0049】実施の形態7.この実施の形態7では、図
18に示されるように、接合用導体線40Bの断面積一
定部42bの先端側が曲面の段差44によってさらに外
周側にシフトされている。なお、他の構成は上記実施の
形態2と同様に構成されている。従って、この実施の形
態7においても、上記実施の形態2と同様の効果を奏す
る。また、この実施の形態7によれば、接合用導体線4
0Bの断面積一定部42bの先端側が曲面の段差44に
よってさらに外周側にシフトされているので、接合時に
端部42を径方向に揃えた際に、断面積一定部42bの
先端側間に隙間が生じないように互いに密接される。こ
れにより、接合時の溶融別れ不良が確実に防止される。
【0050】なお、上記各実施の形態では、導体線とし
て銅線材を用いるものとしているが、導体線は銅線材に
限定されるものではなく、例えばアルミ線材を用いても
良い。また、上記各実施の形態では、非接触熱源として
アークを用いるものとしているが、非接触熱源はアーク
に限定されるものではなく、例えばプラズマ、レーザ、
電子ビームを用いても良い。また、上記各実施の形態で
は、車両用交流発電機の固定子に適用するものとして説
明しているが、本発明は他の交流発電機や電動機に適用
しても、同様の効果が得られる。また、上記各実施の形
態では、略U字状の成形された導体線をスロットに挿入
し、導体線の端部同士を接合して固定子巻線を構成する
ものとして説明しているが、本発明は、連続線からなる
導体線をスロットに巻装し、導体線の端部同士を接合し
て固定子巻線を構成する場合に適用しても、同様の効果
が得られる。また、上記各実施の形態では、スロットに
挿入された導体線の端部同士を径方向に揃えて接合する
ものとしているが、この発明は、スロットに挿入された
導体線の端部同士を周方向に揃えて接合するものや、ス
ロットに挿入された導体線の端部同士を周方向にずらし
て径方向に揃えて接合するものに適用してもよい。ま
た、上記各実施の形態では、固定子鉄心の端面上で異な
るスロットから延出する2本の導体線の端部同士を接合
するものとしているが、本発明は、異なるスロットから
延出する3本以上の導体線の端部同士を接合するもの、
例えば固定子巻線の各相の巻線を交流結線する際の中性
点の結線に適用してもよい。
【0051】
【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されているような効果を奏する。
【0052】この発明によれば、スロットが周方向に複
数設けられた円筒状の固定子鉄心と、複数の導体線が上
記スロットに装備され、上記固定子鉄心の端面上で異な
る上記スロットから延出する複数の上記導体線の端部同
士を接合して形成された固定子巻線とを有する回転電機
の固定子において、上記導体線は、先端から長さ方向に
所定範囲にわたる端部の導体断面積が主部の導体断面積
より小さく形成され、絶縁被膜が上記主部および上記主
部近傍の上記端部の一部に被覆されており、異なる上記
スロットから延出する複数の上記導体線が上記端部を揃
えて接合されているので、接合部間の短絡が確実に防止
され、絶縁性樹脂の塗布工程に先立って手作業による接
合部間を離反させる短絡直し作業が不要となり、かつ、
絶縁性樹脂を含めた接合部全体の容積が小さくなり、高
い生産性、低コスト、かつ、小型化が図られる回転電機
の固定子が得られる。
【0053】また、上記導体線の端部は、導体断面積が
上記主部から先端方向に連続して減少する断面積連続減
少部と、導体断面積を一定に保って上記断面積連続減少
部から先端方向に延びる断面積一定部とから構成されて
いるので、接合時に導体線の端部を治具でクランプしや
すくなり、溶接品質が安定するとともに、導体線の変形
時に断面積連続減少部における絶縁被膜の付着力が確保
され、隣接する導体線間での短絡が防止される。
【0054】また、上記導体線の端部は、該端部近傍の
上記主部に対して偏心しており、上記導体線の端部同士
が互いに接近するように揃えられて接合されているの
で、接合する導体線の端部間の隙間が狭くなり、端部同
士が溶融状態で分かれて接合不良となることが防止され
るとともに、接合する導体線の端部同士とこれに隣接す
る導体線との間の隙間が確保され、隣接する導体線を巻
き込んで接合されることも防止される。
【0055】また、上記導体線の端部同士が揃えられた
時に、接合相手と反対側の上記導体線の端部の外周面が
曲面形状に形成されているので、接合時導体線の端部を
加圧するために当てられる治具の挿入がスムーズとな
る。
【0056】また、上記導体線の端部が円形断面に形成
されているので、接合時に治具の挿入方向が端部の中心
からずれても円形の外周面に案内されてスムーズに挿入
できる。
【0057】また、上記導体線の端部が略楕円断面に形
成されているので、治具の挿入抵抗が小さく、治具の摩
耗を抑えることができる。
【0058】また、上記導体線の端部の周方向両側面が
径方向に沿った平面形状に形成されているので、接合
時、治具により導体線の端部同士を確実に安定してクラ
ンプすることができる。
【0059】また、上記導体線の端部の周方向幅が上記
主部の周方向幅と同等以下に形成されているので、スロ
ットへの導体線の自動挿入が可能となる。
【0060】また、この発明によれば、スロットが周方
向に複数設けられた円筒状の固定子鉄心と、先端から長
さ方向に所定範囲にわたる端部の導体断面積が主部の導
体断面積より小さく形成され、かつ、絶縁被膜が上記主
部および上記主部近傍の上記端部の一部に被覆されてい
る複数の導体線が上記スロットに装備され、上記固定子
鉄心の端面上で異なる上記スロットから延出する複数の
上記導体線の端部同士を揃えて接合して形成された固定
子巻線とを有する回転電機の固定子の製造方法におい
て、揃えられた上記導体線の端部の対とこれに隣接する
上記導体線との間に金属ブロックを介装し、第1の加圧
治具により揃えられた上記導体線の端部の対を上記金属
ブロックに押圧しつつ、上記導体線の端部の対を接合す
るので、接合時に、接合する導体線の端部間が密接状態
に確保され、端部同士が溶融状態で分かれることが防止
され、導体線の端部同士を高い接合強度で確実に接合で
きる回転電機の固定子の製造方法が得られる。
【0061】また、上記金属ブロックは銅もしくは銅合
金で作製されているので、接合時の金属ブロックの温度
が低く抑えられ、接合される端部と金属ブロックとの溶
着が防止される。
【0062】また、揃えられた上記導体線の端部の対の
周方向を拘束して接合するので、加圧力が大きくなって
も端部同士の並びが崩れず、接合不良を防止することが
できる。
【0063】また、上記導体線の端部の対を非接触熱源
により加熱して接合するので、短時間で端部を接合可能
温度まで昇温でき、接合時の絶縁被膜の損傷を抑えるこ
とができる。
【0064】また、非接触加熱源がアークもしくはプラ
ズマであり、上記第1の加圧治具は金属製であり、上記
第1の加圧治具により揃えられた上記導体線の端部の対
を上記金属ブロックに押圧するとともに、金属製の第2
の加圧治具により上記導体線の端部の対に隣接する上記
導体線を上記金属ブロックに押圧し、さらに上記非接触
加熱源の発生用電源の出力端子を上記第1および第2の
加圧治具に接続して上記導体線の端部の対を接合するの
で、接合のために流れる電流により発生する磁界の影響
でアークやプラズマが曲げられることがなく、接合品質
が安定する。
【0065】また、この発明に係る回転電機の固定子の
製造方法は、スロットが周方向に複数設けられた円筒状
の固定子鉄心と、先端から長さ方向に所定範囲にわたる
端部の導体断面積が主部の導体断面積より小さく形成さ
れ、かつ、絶縁被膜が上記主部および上記主部近傍の上
記端部の一部に被覆されている複数の導体線が上記スロ
ットに装備され、上記固定子鉄心の端面上で異なる上記
スロットから延出する複数の上記導体線の端部同士を揃
えて接合して形成された固定子巻線とを有する回転電機
の固定子の製造方法において、上記絶縁被膜が全面に被
覆された導体線材の先端から長さ方向に所定範囲にわっ
て塑性変形させて、端部の導体断面積を主部の導体断面
積より小さくする工程と、上記主部近傍の上記端部の一
部に上記絶縁被膜が残るように該端部の該絶縁被膜を除
去して、上記導体線を作製する工程とを有するので、導
体断面積を小さくされた端部における絶縁被膜の付着性
が確保され、絶縁被膜の損傷を抑制でき、接合部同士の
短絡が確実に防止できる回転電機の固定子の製造方法が
得られる。
【0066】また、この発明によれば、先端から長さ方
向に所定範囲にわたる端部の導体断面積が主部の導体断
面積より小さく形成され、絶縁被膜が上記主部および上
記主部近傍の上記端部の一部に被覆されているので、接
合に必要な熱量が少なくなり、接合時の絶縁被膜の劣化
が抑えられ、優れた絶縁性の接合構造を実現できる接合
用導体線が得られる。
【0067】また、上記端部は、導体断面積が上記主部
から先端方向に連続して減少する断面積連続減少部と、
導体断面積を一定に保って上記断面積連続減少部から先
端方向に延びる断面積一定部とから構成されているの
で、接合時のクランプが容易となり、安定した接合が実
現できる。
【0068】また、この発明によれば、絶縁被膜が被覆
された導体線の先端から長さ方向に所定範囲にわって塑
性変形させて、端部の導体断面積を主部の導体断面積よ
り小さくする工程と、上記主部近傍の上記端部の一部に
上記絶縁被膜が残るように該端部の該絶縁被膜を除去す
る工程とを有するので、導体断面積を小さくされた端部
における絶縁被膜の付着性が確保され、絶縁被膜の損傷
を抑制できる接合用導体線の製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る接合用導体線
の端部を示す斜視図である。
【図2】 この発明の実施の形態1に係る接合用導体線
の接合状態を示す斜視図である。
【図3】 この発明の実施の形態1に係る接合用導体線
の製造方法を説明する模式図である。
【図4】 この発明の実施の形態1に係る接合用導体線
の製造方法を説明する模式図である。
【図5】 この発明の実施の形態1に係る接合用導体線
の製造方法を説明する模式図である。
【図6】 この発明の実施の形態1に係る車両用交流発
電機の固定子に適用される導体線を示す模式的斜視図で
ある。
【図7】 この発明の実施の形態1に係る交流発電機の
固定子を示す要部斜視図である。
【図8】 この発明の実施の形態1に係る交流発電機の
固定子の製造方法における溶接工程を説明する模式図で
ある。
【図9】 この発明の実施の形態1に係る交流発電機の
固定子の製造方法における溶接工程を説明する模式図で
ある。
【図10】 この発明の実施の形態2に係る接合用導体
線の端部を示す斜視図である。
【図11】 この発明の実施の形態2に係る接合用導体
線の接合状態を示す斜視図である。
【図12】 この発明の実施の形態3に係る接合用導体
線の端部を示す斜視図である。
【図13】 この発明の実施の形態3に係る接合用導体
線の接合状態を示す斜視図である。
【図14】 この発明の実施の形態4に係る車両用交流
発電機の固定子に適用される導体線を示す模式的上面図
である。
【図15】 この発明の実施の形態4に係る交流発電機
の固定子の製造方法における溶接工程を説明する模式図
である。
【図16】 この発明の実施の形態5に係る車両用交流
発電機の固定子に適用される導体線を示す模式的上面図
である。
【図17】 この発明の実施の形態6に係る車両用交流
発電機の固定子に適用される導体線を示す模式的上面図
である。
【図18】 この発明の実施の形態7に係る接合用導体
線の接合状態を示す斜視図である。
【図19】 従来の接合用導体線の接合工程を説明する
工程図である。
【図20】 従来の車両用交流発電機の固定子を示す要
部斜視図である。
【符号の説明】
1 接合用導体線、2 絶縁被膜、11 端部、12
主部、 15 固定子、16 固定子鉄心、16a ス
ロット、17 固定子巻線、20 導体線、20a 直
線部(主部)、20c 端部、23 金属ブロック、2
4、24a 第1の加圧治具、25 第2の加圧治具、
30 アーク発生用電源、32 アーク(非接触熱
源)、40、40A、40B 接合用導体線、41 主
部、42 端部、42a 断面積連続減少部、42b
断面積一定部、43、43A、43B導体線、43a
直線部(主部)、43b 端部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02K 15/04 H02K 15/04 E (72)発明者 原田 佳浩 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5E051 LA01 LB01 5E085 BB02 CC03 CC08 DD03 HH12 HH32 HH35 JJ06 JJ38 5H603 AA03 AA09 BB02 BB05 BB09 BB12 CA01 CA05 CB03 CB18 CB23 CB26 CC03 CC17 CD02 CD05 CD11 CD22 CD33 CE05 EE01 FA02 FA08 FA16 5H604 AA05 AA08 BB03 BB08 BB10 BB14 CC01 CC05 CC13 DA14 DB01 PC04 PC05 QB14 5H615 AA01 BB02 BB05 BB07 BB14 PP01 PP14 QQ03 QQ06 QQ07 QQ12 RR02 RR07 SS04 SS09 SS16 SS32 TT31

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スロットが周方向に複数設けられた円筒
    状の固定子鉄心と、複数の導体線が上記スロットに装備
    され、上記固定子鉄心の端面上で異なる上記スロットか
    ら延出する複数の上記導体線の端部同士を接合して形成
    された固定子巻線とを有する回転電機の固定子におい
    て、 上記導体線は、先端から長さ方向に所定範囲にわたる端
    部の導体断面積が主部の導体断面積より小さく形成さ
    れ、絶縁被膜が上記主部および上記主部近傍の上記端部
    の一部に被覆されており、 異なる上記スロットから延出する複数の上記導体線が上
    記端部を揃えて接合されていることを特徴とする回転電
    機の固定子。
  2. 【請求項2】 上記導体線の端部は、導体断面積が上記
    主部から先端方向に連続して減少する断面積連続減少部
    と、導体断面積を一定に保って上記断面積連続減少部か
    ら先端方向に延びる断面積一定部とから構成されている
    ことを特徴とする請求項1記載の回転電機の固定子。
  3. 【請求項3】 上記導体線の端部は、該端部近傍の上記
    主部に対して偏心しており、上記導体線の端部同士が互
    いに接近するように揃えられて接合されていることを特
    徴とする請求項1または請求項2に記載の回転電機の固
    定子。
  4. 【請求項4】 上記導体線の端部同士が揃えられた時
    に、接合相手と反対側の上記導体線の端部の外周面が曲
    面形状に形成されていることを特徴とする請求項1乃至
    請求項3の何れかに記載の回転電機の固定子。
  5. 【請求項5】 上記導体線の端部が円形断面に形成され
    ていることを特徴とする請求項4記載の回転電機の固定
    子。
  6. 【請求項6】 上記導体線の端部が略楕円断面に形成さ
    れていることを特徴とする請求項4記載の回転電機の固
    定子。
  7. 【請求項7】 上記導体線の端部の周方向両側面が径方
    向に沿った平面形状に形成されていることを特徴とする
    請求項4記載の回転電機の固定子。
  8. 【請求項8】 上記導体線の端部の周方向幅が上記主部
    の周方向幅と同等以下に形成されていることを特徴とす
    る請求項1乃至請求項7の何れかに記載の回転電機の固
    定子。
  9. 【請求項9】 スロットが周方向に複数設けられた円筒
    状の固定子鉄心と、先端から長さ方向に所定範囲にわた
    る端部の導体断面積が主部の導体断面積より小さく形成
    され、かつ、絶縁被膜が上記主部および上記主部近傍の
    上記端部の一部に被覆されている複数の導体線が上記ス
    ロットに装備され、上記固定子鉄心の端面上で異なる上
    記スロットから延出する複数の上記導体線の端部同士を
    揃えて接合して形成された固定子巻線とを有する回転電
    機の固定子の製造方法において、 揃えられた上記導体線の端部の対とこれに隣接する上記
    導体線との間に金属ブロックを介装し、第1の加圧治具
    により揃えられた上記導体線の端部の対を上記金属ブロ
    ックに押圧しつつ、上記導体線の端部の対を接合するこ
    とを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
  10. 【請求項10】 上記金属ブロックは銅もしくは銅合金
    で作製されていることを特徴とする請求項9記載の回転
    電機の固定子の製造方法。
  11. 【請求項11】 揃えられた上記導体線の端部の対の周
    方向を拘束して接合することを特徴とする請求項9また
    は請求項10記載の回転電機の固定子の製造方法。
  12. 【請求項12】 上記導体線の端部の対を非接触熱源に
    より加熱して接合することを特徴とする請求項9乃至請
    求項11の何れかに記載の回転電機の固定子の製造方
    法。
  13. 【請求項13】 非接触加熱源がアークもしくはプラズ
    マであり、上記第1の加圧治具は金属製であり、上記第
    1の加圧治具により揃えられた上記導体線の端部の対を
    上記金属ブロックに押圧するとともに、金属製の第2の
    加圧治具により上記導体線の端部の対に隣接する上記導
    体線を上記金属ブロックに押圧し、さらに上記非接触加
    熱源の発生用電源の出力端子を上記第1および第2の加
    圧治具に接続して上記導体線の端部の対を接合すること
    を特徴とする請求項12記載の回転電機の固定子の製造
    方法。
  14. 【請求項14】 スロットが周方向に複数設けられた円
    筒状の固定子鉄心と、先端から長さ方向に所定範囲にわ
    たる端部の導体断面積が主部の導体断面積より小さく形
    成され、かつ、絶縁被膜が上記主部および上記主部近傍
    の上記端部の一部に被覆されている複数の導体線が上記
    スロットに装備され、上記固定子鉄心の端面上で異なる
    上記スロットから延出する複数の上記導体線の端部同士
    を揃えて接合して形成された固定子巻線とを有する回転
    電機の固定子の製造方法において、 上記絶縁被膜が全面に被覆された導体線材の先端から長
    さ方向に所定範囲にわって塑性変形させて、端部の導体
    断面積を主部の導体断面積より小さくする工程と、 上記主部近傍の上記端部の一部に上記絶縁被膜が残るよ
    うに該端部の該絶縁被膜を除去して、上記導体線を作製
    する工程とを有することを特徴とする回転電機の固定子
    の製造方法。
  15. 【請求項15】 先端から長さ方向に所定範囲にわたる
    端部の導体断面積が主部の導体断面積より小さく形成さ
    れ、絶縁被膜が上記主部および上記主部近傍の上記端部
    の一部に被覆されていることを特徴とする接合用導体
    線。
  16. 【請求項16】 上記端部は、導体断面積が上記主部か
    ら先端方向に連続して減少する断面積連続減少部と、導
    体断面積を一定に保って上記断面積連続減少部から先端
    方向に延びる断面積一定部とから構成されていることを
    特徴とする請求項15記載の接合用導体線。
  17. 【請求項17】 絶縁被膜が被覆された導体線の先端か
    ら長さ方向に所定範囲にわって塑性変形させて、端部の
    導体断面積を主部の導体断面積より小さくする工程と、 上記主部近傍の上記端部の一部に上記絶縁被膜が残るよ
    うに該端部の該絶縁被膜を除去する工程とを有すること
    を特徴とする接合用導体線の製造方法。
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