以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
図7は、本発明の実施形態に係る回転電機の固定子をリード側から見た構成を示す斜視図、図8は反リード側から見た構成を示す斜視図である。
図7及び図8に示す回転電機の固定子30は、周方向に一定間隔で複数のスロット12(図2参照)を有する円環状の固定子コア14と、この固定子コア14に巻回される複数の導線から成る固定子巻線36とを備える。固定子巻線36は、図9の径方向一部断面図に示すように、固定子コア14のスロット12に概略U字形状又はV字形状の導体セグメント36aが、当該固定子コア14の図示せぬインバータの三相巻線が接続されるリード側及び反リード側の面から矢印Y1,Y2で示すように互いに反対側に向けて且つ径方向にリード側と反リード側とで交互に差し込まれ、このスロットへ差し込まれた口(差込口)と反対側の出口から所定長の導体セグメント36aのコイルエンド部36b(36b−1〜36b−10)が複数の同心円状に突き出した状態となっている。なお、固定子コア14のリード側と反リード側の面は、固定子30に組み込まれる図示せぬ回転子の軸方向の一方側と他方側の面である。
但し、図9では、概略U字形状の導体セグメント36aの2つに分かれた内の一方のコイルエンド部36bが、径方向に配列されて突き出ている状態を示した。即ち、径方向のスロット12に反リード側から6本、リード側から4本の導体セグメント36aが差し込まれ、この差し込みと反対側から6本と4本のコイルエンド部36b−1〜36b−10が突き出ているとする。各コイルエンド部36b−1〜36b−10は、固定子コア14の内周側の1層目から順に外周側の10層目まで配列され、同心円方向に捻られた後、径方向に向かって2つずつ順に溶接対象の一対36cとなっている。図10に示すように、それらコイルエンド対36cが、TIG溶接等の溶接手段によって溶接(溶接部36d)される。
また、本実施形態では、双方向に差し込まれた複数の導体セグメント36aのうち、差込口と反対側の口から突き出たコイルエンド部36bが同相のもの同士で直列に溶接されて複数組の巻線を形成している。これら巻線は、当該巻線のうちスロット12から異なる方向に突き出したコイルエンド部36b同士が、スロット12に挿通されて両面側から端部が突き出たS字型セグメント(特定導体セグメント)36jを介在して当該S字型セグメント36jの両端に溶接されて接続されている。
また、本実施形態では、図9に示したように、導体セグメント36aが径方向にリード側と反リード側とで交互に差し込まれていることを前提とするが、これ以外に、リード側で見た際に1つ置きや2つ置き、又は不規則に両面から差し込まれていてもよい。
次に、このように各コイルエンド部36b−1〜36b−10のコイルエンド対36cが溶接される導体セグメント36aによる固定子巻線36の巻回について説明する。UVW相の3相の動力線の内、図11にU相の動力線を代表に示して説明する。但し、図11において、UaはUa+〜Ua-のコイル区間、UbはUb+〜Ub-のコイル区間、UcはUc+〜Uc-のコイル区間、UdはUd+〜Ud-のコイル区間であるとする。
このU相の動力線は、当該動力線の端部Uから他の相の動力線と接続される中性点UNまでの間が、Ua〜Uhまでの8区間に分離でき、このUa〜Uh区間の1つずつが、図12〜図15に示すように固定子コア14の四角で示すスロット12に挿通された複数の導体セグメント36aから構成されている。各導体セグメント36aは、そのコイルエンド対が丸印36dで示すように溶接されている。
但し、図12〜図15は固定子30をリード側から見た場合の平面図である。図12は、導体セグメント36aを反リード側から差し込んでリード側に突き出し、突き出たコイルエンド部36bをリード側で接続して矢印Y11で示すように右回りに渦巻き状にした状態を示している。図13は、導体セグメント36aを反リード側から差し込んでリード側に突き出し、突き出たコイルエンド部36bをリード側で接続して矢印Y12で示すように左回りに渦巻き状にした状態を示している。図14は、導体セグメント36aをリード側から差し込んで反リード側に突き出し、突き出たコイルエンド部36bを反リード側で接続して矢印Y13で示すように右回りに渦巻き状に接続した状態を示している。図15は、導体セグメント36aをリード側から差し込んで反リード側に突き出し、突き出たコイルエンド部36bを反リード側で接続して矢印Y14で示すように左回りに渦巻き状に接続した状態を示している。
まず、図12において、円環状の固定子コア14には、最内周側の14−1から最外周側の14−10で示す10相の同心円と、この同心円を円周方向に半径線r1〜r48で48等分した内の第1及び第2半径線r1,r2と、第7及び第8半径線r7,r8と、第13及び第14半径線r13,r14と、第19及び第20半径線r19,r20と、第25及び第26半径線r25,r26と、第31及び第32半径線r31,r32と、第37及び第38半径線r37,r38と、第43及び第44半径線r43,r44とが交差するスロット位置にコイルが挿入されている。
U相の動力線Uは、分布巻きなので、U1相コイル及びU2相コイルに分離され、U1相コイルが2,8,14,20,26,32,38,44の偶数番号スロット12に挿通され、U2相コイルが1,7,13,19,25,31,37,43の奇数番号スロット12に挿通されている。
U1相コイルは、Ua+で示す10層目の円周線と第2半径線r2とが交差するスロット12のリード側から入って反リード側へ抜ける。以降、10層目の円周線と第2半径線とが交差するスロット12をスロット12(10−r2)と記載し、他の位置のスロット12も同様に、括弧内にn層目の円周線と第m半径線との符号を(n−m)と記載して表現する。
スロット12(10−r2)から入ったU1相コイルは、反リード側を図面に向かって右回りに通り1磁極ピッチ離れた同相のスロット12(9−r8)をリード側に抜け出る。この抜け出たU1相コイルは、次にリード側を通り1磁極ピッチ離れた同相のスロット12(10−r14)を反リード側へ抜け出る。以降同様に、リード側と反リード側とに交互に1磁極ピッチずつ抜け出ながら10層目及び9層目の同心円を右回りに周回し、スロット12(9−r44)のリード側に抜け出てくる。
この抜け出たU1相コイルは、8層目の円周線と第47半径線とが交差する丸印の位置で、6層目及び5層目の同心円を右回りに周回するU1相コイルと接続される。この6層目及び5層目を周回するU1相コイルも、スロット12(6−r2)から入って反リード側を右回りに通り1磁極ピッチ離れた同相のスロット12(5−r8)をリード側に抜け出る。以降同様に、反リード側とリード側とに交互に1磁極ピッチずつ抜け出ながらスロット12(5−r44)のリード側に抜け出てくる。
この抜け出たU1相コイルは、3層目の円周線と第47半径線とが交差する位置で、2層目及び1層目の同心円を右回りに周回するU1相コイルと接続される。このU1相コイルも、スロット12(2−r2)から入って反リード側を右回りに通り1磁極ピッチ離れた同相のスロット12(1−r8)をリード側に抜け、以降同様に、反リード側とリード側とに交互に1磁極ピッチずつ抜け出ながら、Ua−で示すスロット12(1−r44)のリード側に抜け出てくる。
この抜け出たU1相コイルは、固定子コア14の固定子巻線36上を絶縁状態で半径方向に渡る渡り部39−1によって、10層目及び9層目の同心円を右回りに周回するU2相コイルと接続される。このU2相コイルは、Ub+で示すスロット12(10−r1)のリード側から入って反リード側へ抜け、反リード側を右回りに通り1磁極ピッチ離れた同相のスロット12(9−r7)をリード側に抜け出る。更に、リード側を通り1磁極ピッチ離れた同相のスロット12(10−r13)を反リード側へ入る。以降同様に、リード側と反リード側とに交互に1磁極ピッチずつ抜け出ながら10層目及び9層目の同心円を右回りに周回し、スロット12(9−r43)のリード側に抜け出てくる。
この抜け出たU2相コイルは、7層目の円周線と第46半径線とが交差する丸印の位置で、6層目及び5層目の同心円を右回りに周回するU2相コイルと接続される。このU2相コイルも、スロット12(6−r1)から反リード側へ入って右回りに通り1磁極ピッチ離れた同相のスロット12(5−r7)をリード側に抜け出る。以降同様に、反リード側とリード側とに交互に1磁極ピッチずつ抜け出ながらスロット12(5−r43)のリード側に抜け出てくる。
この抜け出たU2相コイルは、3層目の円周線と第46半径線とが交差する丸印の位置で、2層目及び1層目の同心円を右回りに周回するU2相コイルと接続される。このU2相コイルも、スロット12(2−r1)から入って反リード側を右回りに通り1磁極ピッチ離れた同相のスロット12(1−r7)をリード側に抜け、以降同様に、反リード側とリード側とに交互に1磁極ピッチずつ抜け出ながら、Ub−で示すスロット12(1−r43)のリード側に抜け出てくる。
この抜け出たU2相コイルは、渡り部39−2によって、図13に示すように、同リード側の1層目及び2層目の同心円を左回りに周回するU2相コイルと接続される。このU2相コイルは、Uc+で示すスロット12(1−r37)のリード側から入って反リード側へ抜け、反リード側を右回りに通り1磁極ピッチ離れた同相のスロット12(2−r31)をリード側に抜け、更に、リード側を通り1磁極ピッチ離れた同相のスロット12(1−r25)を反リード側へ抜け出る。以降同様に、リード側と反リード側とに交互に1磁極ピッチずつ抜け出ながら1層目及び2層目の同心円を左回りに周回し、Uc−で示すスロット12(2−r43)のリード側に抜け出てくる。
この抜け出たU2相コイルは、3層目の円周線と第40半径線とが交差する丸印の位置で、5層目及び6層目の同心円を左回りに周回するU2相コイルと接続される。このU2相コイルも、スロット12(5−r37)から反リード側へ入って左回りに通り1磁極ピッチ離れた同相のスロット12(5−r31)をリード側に抜け出る。以降同様に、反リード側とリード側とに交互に1磁極ピッチずつ抜け出ながらスロット12(6−r43)のリード側に抜け出てくる。
この抜け出たU2相コイルは、7層目の円周線と第40半径線とが交差する丸印の位置で、10層目及び9層目の同心円を左回りに周回するU2相コイルと接続される。このU2相コイルも、スロット12(9−r37)から反リード側へ入って左回りに通り1磁極ピッチ離れた同相のスロット12(10−r31)をリード側に抜け出る。以降同様に、反リード側とリード側とに交互に1磁極ピッチずつ抜け出ながらスロット12(10−r43)のリード側に抜け出てくる。
この抜け出たU2相コイルは、渡り部39−3によって、1層目及び2層目の同心円を左回りに周回するU1相コイルと接続される。このU1相コイルは、Ud+で示すスロット12(1−r38)のリード側から反リード側へ入り、反リード側を左回りに通り1磁極ピッチ離れた同相のスロット12(2−r32)をリード側に抜け、更に、リード側を通り1磁極ピッチ離れた同相のスロット12(1−r26)を反リード側へ入る。以降同様に、リード側と反リード側とに交互に1磁極ピッチずつ抜け出ながら、5層目及び6層目更には10層目及び9層目の同心円を左回りに周回し、Ud−で示すスロット12(10−r44)のリード側に抜け出てくる。
図14に示すように、そのUd−でリード側に抜け出たU1相コイルは、Ue+で示すスロット12(8−r2)においてリード側及び反リード側の双方に突き出た概略S字型セグメント36jによって、8層目及び7層目の同心円を右回りに周回してスロット12(7−r8)で反リード側に入ったU1相コイルと接続される。これら接続位置は、リード側における9層目の円周線と第47半径線とが交差する丸印及び、反リード側における8層目の円周線と第5半径線とが交差する丸印の位置である。
即ち、S字型セグメント36jは、スロット12に差し込まれてリード側及び反リード側の双方に突き出たセグメントであり、リード側に突き出た導体セグメント36aと、反リード側に突き出た導体セグメント36aを接続する。
また、8層目及び7層目の同心円を右回りに周回するU1相コイルは、更に4層目及び3層目を渦巻状に内周側に回ってUe−で示すスロット12(3−r44)のリード側に抜け出てくる。
この抜け出たU1相コイルは、渡り部39−4によって、8層目及び7層目の同心円を右回りに周回するU2相コイルと接続される。このU2相コイルは、Uf+で示すスロット12(8−r1)のリード側から反リード側へ入り、反リード側を右回りに通り1磁極ピッチ離れた同相のスロット12(7−r7)をリード側に抜け出る。以降同様に、反リード側とリード側とに交互に1磁極ピッチずつ抜け出ながら4層目及び3層目の同心円を右回りに周回し、Uf−で示すスロット12(3−r43)のリード側に抜け出てくる。
この抜け出たU2相コイルは、渡り部39−5によって図15に示すように1層目及び2層目の同心円を左回りに周回するU2相コイルと接続される。このU2相コイルは、Ug+で示すスロット12(3−r37)でリード側から反リード側へ入り、その後、リード側と反リード側とに交互に1磁極ピッチずつ抜け出ながら3層目及び4層目更には7層目及び8層目の同心円を左回りに周回し、Ug−で示すスロット12(8−r43)のリード側に抜け出てくる。
この抜け出たU2相コイルは、渡り部39−6によって1層目及び2層目の同心円を左回りに周回するU1相コイルと接続される。このU1相コイルは、Uh+で示すスロット12(3−r38)でリード側から反リード側へ入り、その後、リード側と反リード側とに交互に1磁極ピッチずつ抜け出ながら3層目及び4層目更には7層目及び8層目の同心円を左回りに周回し、Uh−で示すスロット12(8−r44)のリード側に抜け出てくる。このU1相コイルの端部(Uh−)がS字型セグメント36jに接続され、これが中性点UNとなる。
このように固定子コア14に固定子巻線36を巻回して固定子30を製造する方法を説明する。
まず、図12に示したように、U1相コイルのUa+〜Ua−間の区間Uaを形成する場合は、固定子コア14の10層目及び9層目の円周線において1磁極離れたスロット12(10−r2)とスロット12(10−r8)とに、反リード側からリード側へ概略U字形状の導体セグメント36aを差し込む。この差し込みによって2本のコイルエンド部36bがリード側へ突き出すので、一方を第1動力線の端部U1とし、他方を周方向に曲げて隣のコイルエンド部36bと溶接する。以降、同様に10層目及び9層目の円周線において所定の1磁極離れた各スロット12に導体セグメント36aを反リード側からリード側へ差し込み、これによってリード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。これら溶接位置は、10層目の円周線と第11半径線とが交差する丸印と、10層目の円周線と第23半径線とが交差する丸印と、10層目の円周線と第35半径線とが交差する丸印との位置である。これによって10層目及び9層目のスロット12(10−r2)からスロット12(9−r44)まで周回する第1コイルが形成される。
次に、6層目及び5層目の円周線において所定の1磁極離れた各スロット12に導体セグメント36aを反リード側からリード側へ差し込み、これによってリード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。これら溶接位置は、6層目の円周線と第11半径線とが交差する丸印と、6層目の円周線と第23半径線とが交差する丸印と、6層目の円周線と第35半径線とが交差する丸印との位置である。これによって6層目及び5層目のスロット12(6−r2)からスロット12(5−r44)まで周回する第2コイルが形成される。
更に、2層目及び1層目の円周線において所定の1磁極離れた各スロット12に導体セグメント36aを反リード側からリード側へ差し込み、これによってリード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。これら溶接位置は、2層目の円周線と第11半径線とが交差する丸印と、2層目の円周線と第23半径線とが交差する丸印と、2層目の円周線と第35半径線とが交差する丸印との位置である。これによって2層目及び1層目のスロット12(2−r2)からスロット12(1−r44)まで周回する第3コイルが形成される。
この後、10層目及び9層目を周回する第1コイルと、6層目及び5層目の同心円を周回する第2コイルとを、7層目の円周線と第47半径線とが交差する丸印の位置で溶接して接続する。また、第2コイルと、2層目及び1層目の同心円を周回する第3コイルとを、3層目の円周線と第47半径線とが交差する丸印の位置で溶接して接続する。これによって、U1相コイルのUa+〜Ua−間の区間Uaが形成される。
次に、U2相コイルのUb+〜Ub−間の区間Ubを形成する場合は、10層目及び9層目の円周線において1磁極離れたスロット12に導体セグメント36aを反リード側からリード側へ差し込み、これによってリード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。これら溶接位置は、9層目の円周線と第10半径線とが交差する丸印と、9層目の円周線と第22半径線とが交差する丸印と、9層目の円周線と第34半径線とが交差する丸印との位置である。これによって10層目及び9層目のスロット12(10−r1)からスロット12(9−r43)まで周回する第4コイルが形成される。
同様に6層目及び5層目の円周線において所定の1磁極離れた各スロット12に導体セグメント36aを反リード側からリード側へ差し込み、これによってリード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。これら溶接位置は、5層目の円周線と第10半径線とが交差する丸印と、5層目の円周線と第22半径線とが交差する丸印と、5層目の円周線と第34半径線とが交差する丸印との位置である。これによって6層目及び5層目のスロット12(6−r1)からスロット12(5−r43)まで周回する第5コイルが形成される。
更に、2層目及び1層目の円周線において所定の1磁極離れた各スロット12に導体セグメント36aを反リード側からリード側へ差し込み、これによってリード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。これら溶接位置は、1層目の円周線と第10半径線とが交差する丸印と、1層目の円周線と第22半径線とが交差する丸印と、1層目の円周線と第34半径線とが交差する丸印との位置である。これによって2層目及び1層目のスロット12(2−r1)からスロット12(1−r43)まで周回する第6コイルが形成される。
この後、第4コイルと第5コイルとを、7層目の円周線と第46半径線とが交差する丸印の位置で溶接して接続し、第5コイルと第6コイルとを、3層目の円周線と第46半径線とが交差する丸印の位置で溶接して接続する。これによって、U2相コイルのUb+〜Ub−間の区間Ubが形成される。
この形成後、渡り部39−1によってUa−とUb+の各端部を接続することによって区間UaとUbとを直列に接続する。
次に、図13に示したように、U2相コイルのUc+〜Uc−間の区間Ucを形成する場合、1層目及び2層目の円周線において所定の1磁極離れた各スロット12に導体セグメント36aを反リード側からリード側へ差し込み、これによってリード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。これら溶接位置は、1層目の円周線と第28半径線とが交差する丸印と、1層目の円周線と第16半径線とが交差する丸印と、1層目の円周線と第4半径線とが交差する丸印との位置である。これによって1層目及び2層目のスロット12(1−r37)から左回りにスロット12(2−r43)まで周回する第7コイルが形成される。
次に、5層目及び6層目の円周線において所定の1磁極離れた各スロット12に導体セグメント36aを反リード側からリード側へ差し込み、これによってリード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。これら溶接位置は、5層目の円周線と第28半径線とが交差する丸印と、5層目の円周線と第16半径線とが交差する丸印と、5層目の円周線と第4半径線とが交差する丸印との位置である。これによって5層目及び6層目のスロット12(5−r37)からスロット12(6−r43)まで周回する第8コイルが形成される。
更に、9層目及び10層目の円周線において所定の1磁極離れた各スロット12に導体セグメント36aを反リード側からリード側へ差し込み、これによってリード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。これら溶接位置は、9層目の円周線と第28半径線とが交差する丸印と、9層目の円周線と第16半径線とが交差する丸印と、9層目の円周線と第4半径線とが交差する丸印との位置である。これによって9層目及び10層目のスロット12(9−r37)からスロット12(10−r43)まで周回する第9コイルが形成される。
この後、第7コイルと第8コイルとを、3層目の円周線と第40半径線とが交差する丸印の位置で溶接して接続し、第8コイルと第9コイルとを、7層目の円周線と第40半径線とが交差する丸印の位置で溶接して接続する。これによって、U2相コイルのUc+〜Uc−間の区間Ucが形成される。
次に、U1相コイルのUd+〜Ud−間の区間Udを形成する場合は、1層目及び2層目の円周線において1磁極離れたスロット12に導体セグメント36aを反リード側からリード側へ差し込み、これによってリード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。これら溶接位置は、2層目の円周線と第29半径線とが交差する丸印と、2層目の円周線と第17半径線とが交差する丸印と、2層目の円周線と第5半径線とが交差する丸印との位置である。これによって1層目及び2層目のスロット12(1−r38)からスロット12(2−r44)まで周回する第10コイルが形成される。
同様に5層目及び6層目の円周線において所定の1磁極離れた各スロット12に導体セグメント36aを反リード側からリード側へ差し込み、これによってリード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。これら溶接位置は、6層目の円周線と第29半径線とが交差する丸印と、6層目の円周線と第17半径線とが交差する丸印と、6層目の円周線と第5半径線とが交差する丸印との位置である。これによって5層目及び6層目のスロット12(5−r38)からスロット12(6−r44)まで周回する第11コイルが形成される。
更に、9層目及び10層目の円周線において所定の1磁極離れた各スロット12に導体セグメント36aを反リード側からリード側へ差し込み、これによってリード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。これら溶接位置は、10層目の円周線と第29半径線とが交差する丸印と、10層目の円周線と第17半径線とが交差する丸印と、10層目の円周線と第5半径線とが交差する丸印との位置である。これによって9層目及び10層目のスロット12(9−r38)からスロット12(10−r44)まで周回する第12コイルが形成される。
この後、第10コイルと第11コイルとを、4層目の円周線と第40半径線とが交差する丸印の位置で溶接して接続し、第11コイルと第12コイルとを、8層目の円周線と第40半径線とが交差する丸印の位置で溶接して接続する。これによって、U1相コイルのUd+〜Ud−間の区間Udが形成される。
この形成後、渡り部39−3によってUc−とUd+の各端部を接続することによって区間UcとUdとを直列に接続し、更に、渡り部39−2によってUb−とUc+の各端部を接続することによって、直列接続された区間Ua及びUbと、直列接続された区間Uc及びUdとを更に直列接続する。即ち、これによって区間Ua〜Udが直列接続される。
次に、図14に示したように、U1相コイルのUe+〜Ue−間の区間Ueを形成する場合は、固定子コア14の8層目及び7層目の円周線において1磁極離れたスロット12(7−r8)とスロット12(8−r14)とに、リード側から反リード側へ概略U字形状の導体セグメント36aを差し込む。同様に右回りに1磁極離れた各スロット12にリード側から反リード側へ導体セグメント36aを差し込み、これによって反リード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。
7層目のスロット12(7−r8)から反リード側へ突き出した端部は、8層目のスロット12(8−r2)に挿入したS字型セグメント36jの反リード側に突き出た端部と溶接する。この溶接位置は、8層目の円周線と第5半径線とが交差する丸印の位置である。一方、S字型セグメント36jのリード側に突き出た端部は、Ud−のリード側に突き出た端部と、9層目の円周線と第47半径線とが交差する丸印の位置で溶接する。この他の溶接位置は、8層目の円周線と第17半径線とが交差する丸印と、8層目の円周線と第29半径線とが交差する丸印との位置となる。
更に、7層目のスロット12(7−r44)と3層目のスロット12(3−r2)とから導体セグメント36aを反リード側へ差し込み、このうちスロット12(7−r44)から反リード側へ突き出た一端を、スロット12(7−r38)から突き出ている7層目の一端と溶接する。この溶接位置は、8層目の円周線と第41半径線とが交差する丸印の位置である。また、3層目のスロット12(3−r2)から反リード側へ突き出た一端を、3層目のスロット12(3−r8)から反リード側へ突き出た一端と溶接する。この溶接位置は、4層目の円周線と第5半径線とが交差する丸印の位置である。
つまり、4層目及び3層目の円周線においては、上記のスロット12(3−r8)から反リード側へ突き出た一端が、4層目及び3層目のコイルの一端となるように、1磁極離れた各スロット12に導体セグメント36aをリード側から反リード側へ差し込み、これによって反リード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。これら溶接位置は、4層目の円周線と第17半径線とが交差する丸印と、4層目の円周線と第29半径線とが交差する丸印と、4層目の円周線と第41半径線とが交差する丸印との位置である。
これによって、Ud−の端部に接続されたUe+の端部から8層目及び7層目を右回りに周回し、更に4層目及び3層目を周回してUe−の端部に至る区間Ueが形成される。
次に、U2相コイルのUf+〜Uf−間の区間Ufを形成する場合は、8層目及び7層目の円周線において1磁極離れたスロット12(8−r1)とスロット12(7−r8)とに、リード側から反リード側へ概略U字形状の導体セグメント36aを差し込む。同様に右回りに1磁極離れた各スロット12にリード側から反リード側へ導体セグメント36aを差し込み、これによって反リード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。この溶接位置は、7層目の円周線と第4半径線とが交差する丸印と、7層目の円周線と第16半径線とが交差する丸印と、7層目の円周線と第28半径線とが交差する丸印との位置となる。
更に、7層目のスロット12(7−r43)と3層目のスロット12(3−r1)とから導体セグメント36aを反リード側へ差し込み、このうちスロット12(7−r43)から反リード側へ突き出た一端を、スロット12(7−r38)から突き出ている7層目の一端と溶接する。この溶接位置は、7層目の円周線と第40半径線とが交差する丸印の位置である。また、3層目のスロット12(3−r1)から反リード側へ突き出た一端を、3層目のスロット12(3−r7)から反リード側へ突き出た一端と溶接する。この溶接位置は、3層目の円周線と第4半径線とが交差する丸印の位置である。
つまり、4層目及び3層目の円周線においては、上記のスロット12(3−r7)から反リード側へ突き出た一端が、4層目及び3層目のコイルの一端となるように、1磁極離れた各スロット12に導体セグメント36aをリード側から反リード側へ差し込み、これによって反リード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。これら溶接位置は、3層目の円周線と第16半径線とが交差する丸印と、3層目の円周線と第28半径線とが交差する丸印と、3層目の円周線と第40半径線とが交差する丸印との位置である。これによって、Uf+の端部から8層目及び7層目を右回りに周回し、更に4層目及び3層目を周回してUf−の端部に至る区間Ufが形成される。
この形成後、渡り部39−4によってUe−とUf+の各端部を接続することによって区間UeとUfとが直列接続される。この場合、Ue+の端部はUd−の端部に接続されているので、区間Ua〜Ufまでが直列接続される。
次に、図15に示したように、U2相コイルのUg+〜Ug−間の区間Ugを形成する場合は、固定子コア14の3層目及び4層目の円周線において左回りに1磁極離れたスロット12(4−r31)とスロット12(3−r25)とに、リード側から反リード側へ概略U字形状の導体セグメント36aを差し込む。同様に左回りに1磁極離れた各スロット12にリード側から反リード側へ導体セグメント36aを差し込み、これによって反リード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。
4層目のスロット12(4−r31)から反リード側へ突き出した端部は、Uf−の端部に接続された渡り部39−5で、Ug+で示す3層目のスロット12(3−r37)でリード側から反リード側に差し込まれた端部と溶接する。この溶接位置は、3層目の円周線と第35半径線とが交差する丸印の位置である。一方、スロット12(3−r25)から左回り側で反リード側へ突き出した端部は、スロット12(4−r19)でリード側から反リード側に差し込まれた端部と溶接される。この溶接位置は、4層目の円周線と第22半径線とが交差する丸印の位置となる。
更に、3層目のスロット12(4−r43)と7層目のスロット12(7−r37)とから導体セグメント36aを反リード側へ差し込み、このうちスロット12(4−r43)から反リード側へ突き出た一端を、スロット12(3−r1)から反リード側へ突き出ている一端と溶接する。この溶接位置は、4層目の円周線と第46半径線とが交差する丸印の位置である。また、7層目のスロット12(7−r37)から反リード側へ突き出た一端を、8層目のスロット12(8−r31)から反リード側へ突き出た一端と溶接する。この溶接位置は、7層目の円周線と第35半径線とが交差する丸印の位置である。
つまり、7層目及び8層目の円周線においては、上記のスロット12(8−r37)から反リード側へ突き出た一端が、7層目及び8層目のコイルの一端となるように、1磁極離れた各スロット12に導体セグメント36aをリード側から反リード側へ差し込み、これによって反リード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。これら溶接位置は、7層目の円周線と第35半径線とが交差する丸印と、8層目の円周線と第22半径線とが交差する丸印と、8層目の円周線と第10半径線とが交差する丸印と、8層目の円周線と第46半径線とが交差する丸印との位置である。
これによって、Uf−の端部に接続されたUg+の端部から3層目及び4層目を左回りに周回し、更に7層目及び8層目を周回してUg−の端部に至る区間Ugが形成される。
次に、U1相コイルのUh+〜Uh−間の区間Uhを形成する場合について説明する。
まず、上記の8層目の円周線と第46半径線とが交差する丸印の位置で溶接される反リード側に突き出た他端は、8層目のスロット12(8−r43)で反リード側に差し込まれた渡り部39−6の一端と溶接されている。この渡り部39の他端は、Uh+で示す3層目のスロット12(3−r38)に差し込まれて反リード側へ突き出している。この突き出した他端は、4層目のスロット12(4−r32)から反リード側へ差し込まれた導体セグメント36aの一端と、4層目の円周線と第34半径線とが交差する丸印の位置で溶接されている。
その4層目のスロット12(4−r32)から反リード側へ差し込まれた導体セグメント36aは、スロット12(3−r26)へも反リード側へ差し込まれている。このように、3層目及び4層目の円周線において1磁極離れたスロット12間に、リード側から反リード側へ概略U字形状の導体セグメント36aを差し込む。同様に左回りに1磁極離れた各スロット12にリード側から反リード側へ導体セグメント36aを差し込み、これによって反リード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。この溶接位置は、3層目の円周線と第23半径線とが交差する丸印と、3層目の円周線と第11半径線とが交差する丸印と、3層目の円周線と第47半径線とが交差する丸印との位置となる。
更に、7層目のスロット12(7−r38)と4層目のスロット12(4−r44)とから導体セグメント36aを反リード側へ差し込み、このうちスロット12(7−r38)から反リード側へ突き出た一端を、スロット12(8−r32)から突き出ている8層目の一端と溶接する。この溶接位置は、8層目の円周線と第34半径線とが交差する丸印の位置である。また、4層目のスロット12(4−r44)から反リード側へ突き出た一端を、3層目のスロット12(3−r2)から反リード側へ突き出た一端と溶接する。この溶接位置は、3層目の円周線と第47半径線とが交差する丸印の位置である。
つまり、7層目及び8層目の円周線においては、上記のスロット12(7−r38)から反リード側へ突き出た一端が、7層目及び8層目のコイルの一端となるように、1磁極離れた各スロット12に導体セグメント36aをリード側から反リード側へ差し込み、これによって反リード側へ突き出た2本のコイルエンド部36bを接続対象のもの同士溶接する。これら溶接位置は、上述した8層目の円周線と第34半径線とが交差する丸印と、7層目の円周線と第23半径線とが交差する丸印と、7層目の円周線と第11半径線とが交差する丸印の位置である。
また、7層目の円周線と第11半径線とが交差する丸印の位置で接続される8層目のスロット12(8−r7)と7層目のスロット12(7−r1)とから反リード側に突き出した導体セグメント36aの他端は、Uh−で示す8層目のスロット12(8−r44)に挿入したS字型セグメント36jの反リード側に突き出た端部と溶接する。この溶接位置は、7層目の円周線と第47半径線とが交差する丸印との位置である。S字型セグメント36jのリード側に突き出した端部は、中性点UNと接続される。
これによって、Uh+の端部から3層目及び4層目を右回りに周回し、更に7層目及び8層目を周回してUh−の端部に至る区間Uhが形成され、中性点UNと接続される。これによって、動力線Uから中性点UNまでの全ての区間Ua〜Uhが直列接続され、U相の固定子巻線36が形成される。他のV相、W相においても同様に形成される。
このように本実施形態の回転電機の固定子30は、同心円状に複数のスロット12を有する円環状の固定子コア14と、固定子コア14にスロット12に挿通されて巻回される複数の概略U字形状の導体セグメント36aから成る固定子巻線36とを有し、導体セグメント36aの分岐した1つのコイルエンド部36bが、接続対象である他の導体セグメント36aの1つのコイルエンド部36bと対となって溶接されている。
本実施形態の特徴は、複数の導体セグメント36aが、固定子コア14の径方向に配列されたスロット12に当該固定子コア14に組み込まれる回転子の軸方向の両面側から双方向に差し込まれ、この差込口と反対側の口から突き出たコイルエンド部36bが同相のもの同士で直列に溶接されて複数組の巻線を形成しており、これら巻線が、当該巻線のうちスロット12から異なる方向に突き出したコイルエンド部36b同士が、スロット12に挿通されて両面側から端部が突き出たS字型セグメント36jを介在して当該S字型セグメント36jの両端に溶接されて接続されている構成とした。
これによって、半径方向に配列されるコイルエンド対36cが固定子コア14の軸方向のリード側と反リード側との両面から互いに逆方向に突き出ているので、隣合うコイルエンド対36cが逆方向に突き出ていれば、同一面側から径方向に突き出た複数のコイルエンド対36cは、隣合うコイルエンド対36cとコイルエンド対36cとの間に逆方向のコイルエンド対36cのスペースが介在することになる。従って、同一面側から突き出た隣合うコイルエンド対36c同士の間隔(図10の符号d3を参照)が、そのスペース分長くなるので、隣合うコイルエンド対36c同士の間隔を長くすることが出来る。このため、複数のコイルエンド部36bが真直ぐな儘であっても、同一面で隣合うコイルエンド対36c同士の沿面距離を、互いの絶縁性が保持できる状態に十分にとることが出来る。
これによって、従来構成のように各コイルエンド部36bの付根部分を半径方向に曲げた後に周方向に曲げるための高さ(軸方向の高さ)が不要となるので、その分、コイルエンド全体の高さを低くすることが出来る。このため、固定子を軸方向にダウンサイジングして小型化することができる。従って、固定子を収容するモータハウジングも小型化できるので、その分車両への搭載性を向上させることが出来る。
また、従来構成では、コイルエンド部36bを半径方向の外周側と周方向への双方の曲げを同時に行わねばならないので、コイルエンド部36bの絶縁被膜が劣化し、絶縁性が悪くなっていた。しかし、本実施形態では、周方向への曲げのみで良いので、絶縁被膜の劣化を防止し、絶縁性を向上させることができる。
更に、従来構成のような、導体セグメント36aのコイルエンド部36bの付根部分を半径方向に曲げた後に周方向に曲げるための長さが不要となるので、その分、セグメント材料を削減し、材料コストを低減すると共に銅損を減少させることが出来る。
次に、複数の導体セグメント36aは、軸方向の両面側の一面側と他面側とから径方向に交互に差し込まれている構成とした。
これによって、固定子コア14の軸方向の一面側から径方向に突き出る複数のコイルエンド対36cが、1つ置きに突き出ることになるので、その分、同一面で突き出た隣合うコイルエンド対36c同士の間隔を長くすることが出来る。このため、同一面で隣合うコイルエンド対36c同士の沿面距離を、互いの絶縁性が保持できる状態に十分にとることが出来る。
また、固定子30の製造方法としては、第1のステップにおいて、固定子コア14の径方向に配列されたスロット12に、複数の導体セグメント36aを当該固定子コア14に組み込まれる回転子の軸方向の両面側から差し込む。第2のステップにおいて、第1のステップの差し込みによって当該差込口と反対側の口から互いに逆方向に突き出た導体セグメント36aのコイルエンド部36bを周方向に折り曲げる。第3のステップにおいて、第2のステップで折り曲げられたコイルエンド部36bにおける接続対象のコイルエンド対を同相のもの同士で直列に溶接して複数組の巻線を形成する。第4のステップにおいて、第3のステップで形成された複数組の巻線のうちスロット12から異なる方向に突き出したコイルエンド部36b同士を、スロット12に挿通されて両面側から端部が突き出たS字型セグメント36jを介在して当該S字型セグメント36jの両端に溶接して接続する。
この製造方法によっても、固定子コア14の同一面で径方向に隣合うコイルエンド対36c同士の沿面距離を、互いの絶縁性が保持できる状態に十分にとることが出来る固定子30を形成することができる。