JP2012100389A - 回転電機及びその固定子並びに製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子コアに巻装されたコイルがスロットの径方向内側へ移動することを防止することができ、これによってコイルを確実に固定子コアに固定すること。
【解決手段】回転電機の固定子は、周方向に複数のスロット３１を有する円環状の固定子コア３０と、Ｕ字形状の導体セグメント４１の両脚部を周方向の異なるスロット３１に挿入して当該スロット３１から外部に突出した２つの導体セグメント４１の突出端部同士を接続して固定子コア３０に巻装された固定子巻線とを有する。この構成において、固定子コア３０の隣り合う鍔（開口縁）３３ｂと、スロット３１の最も径方向内方側に配置された第１導体セグメント４１ａとによって造られる間隙に、非磁性のコイル固定部材５０を嵌合する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両等に搭載される回転電機及びその固定子並びに製造方法に関する。

従来、回転電機の固定子として、周方向に配列された複数のスロットを有する円環状の薄板鋼板を複数枚、積層して作られる（以下、積層する方向を積厚方向と呼ぶ。）固定子コアと、各前記スロット内に複数の導体が径方向に並ぶようにして前記固定子コアに巻装された固定子巻線（以下、コイルともいう）と、を備えたものが知られている。このような固定子コアにおいては、スロット内における導体の位置が適切な位置に巻装されていないと磁気特性の低下や、コイル渦損の増加や、最悪の場合、コイルがスロットから内周側に飛び出して回転子と接触し、回転電機の故障を招くことから、スロット内で導体を適切な位置に固定する必要がある。従来技術としては、特許文献１に開示されているように、液体樹脂を用いた含浸処理により固定子や絶縁紙と導体とを固定する方法がある。

他の方法として、特許文献２に開示されているように、導体に絶縁紙を巻き付けた状態でスロットに挿入し、内周側のスロット隙間にくさびを挿入することでコイルを固定し、絶縁紙の端部を折り返すことによりくさびに接触させてくさびの固定を行い、くさびによるコイルの固定効果を持続させるものがある。

特開２００６−２６２５４１号公報 特許第３５７２２０６号

しかし、上記の特許文献１における液体樹脂を用いた含浸処理では、精度良くコイルをスロット内に位置決めする技術が確立されておらず、磁気特性及びコイル渦損が悪化する位置までコイルが内周側に寄ってしまう可能性がある。

特許文献２の場合には、くさび挿入時におけるコイルの傷つき防止や、くさび固定の目的のために複数枚の絶縁紙を利用しているため材料コストが高くなる。また、くさびを固定するための絶縁紙の折り返し加工には高い精度が必要になるため、加工に手間が掛かり加工コストが高くなる。更に、回転電機の使用環境によっては、回転軸方向に大きな衝撃力が働く場合があり、絶縁紙による固定では強度が不足し、このため衝撃により発生するくさびの抜け荷重を十分に受け持てず、コイル位置がずれる可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、固定子コアに巻装されたコイルがスロットの径方向内側へ移動することを防止することができ、これによってコイルを確実に固定子コアに固定することができる回転電機及びその固定子並びに製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、導体セグメントの脚部を前記スロットに挿入して当該スロットから外部に突出した導体セグメントの突出端部を異なるもの同士で接続して前記固定子コアに巻装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、前記固定子巻線は、前記スロットの径方向内方側に位置し、当該スロットから突出した突出端部に前記径方向内方側へ曲げられた曲げ部を具備し、前記スロットの開口縁と当該スロットの最内周側の固定子巻線との隙間に、非磁性のコイル固定部材を嵌合することを特徴とする。

この構成によれば、スロットの開口縁と最内周側の固定子巻線との隙間に、非磁性のコイル固定部材が嵌合されているので、スロット内における固定子巻線のがたつきが無くなり、このため、固定子巻線を確実に固定することが可能となる。このように固定子巻線を固定することで、固定子巻線の導体がスロット内で内周側に寄らない（移動しない）ので、固定子巻線とロータとの間隙を所定距離保持することができ、これによってコイル渦損の増加を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、前記コイル固定部材は、前記隙間の径方向間隔より小さく、前記固定子コアの積厚方向の厚みより短いスロット挿入部と、前記曲げ部に当接する傾斜部とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、コイルがスロット内で内周側に移動するのをコイル固定部材のスロット挿入部により抑制することができる。更に、コイル固定部材の傾斜部と最内周の固定子巻線の曲げ部とを接触させることで、コイル固定部材と最内周側の固定子巻線との相互の軸方向への移動を拘束することができるため、コイル固定部材で固定子巻線を確実に固定することができ、これによって最内周側の固定子巻線がスロットから飛び出すことを防止することができる。

請求項３に記載の発明は、前記コイル固定部材は、前記固定子コアの複数のスロットに、当該スロットと同一円周上に配置されることを特徴とする。

この構成によれば、コイル固定部材は複数のスロット毎に個別に固定子巻線を固定するため、固定子巻線とスロット開口縁との隙間が周方向で異なる場合にも、スロット毎に固定子巻線を固定する力が調整できる。このため、複数のスロットで固定子巻線を適正な力で固定しておけば、全てのスロットにおいて最内周側の固定子巻線がスロットから飛び出すことを防止することができる。

請求項４に記載の発明は、前記コイル固定部材は、前記固定子コアの全スロットと同一円周上に重なる円環状の本体と、この本体の円環状面から全スロットのうち少なくとも複数のスロットの前記隙間に挿入されて嵌合されるスロット挿入部とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、コイル固定部材の円環状の本体から複数のスロット挿入部が例えば１つ脱落しても、他にもスロット挿入部が残っているので、この残ったスロット挿入部でスロット内に固定子巻線を固定することができる。従って、スロット内の最内周側の固定子巻線がスロットから飛び出すことを防止することができる。

請求項５に記載の発明は、前記コイル固定部材の本体は、当該本体の円環状を複数に分割した分割本体と、これら分割本体を前記円環状となるように結合した弾力性の支持部材とを備えて成ることを特徴とする。

この構成によれば、コイル固定部材の本体が、複数の分割本体を弾力性の支持部材で円環状に結合して構成されているので、円環状の本体がそれら支持部材の部分で可動可能となる。このため、固定子コアの各スロット内の隙間に本体から突き出た各スロット挿入部を嵌合した場合に、スロットの内周面が撓んでも、この撓み部分に分割本体が一体に接合して移動するので、本体が常に固定子コアに一体に配設された状態となる。このため、本体から突出したスロット挿入部はスロットの隙間に確実に嵌合された状態となるので、スロット内に固定子巻線が確実に固定される状態となる。従って、固定子の内周面が撓んでも、スロット内の最内周側の固定子巻線がスロットから飛び出すことを防止することができる。

請求項６に記載の発明は、前記コイル固定部材は、同一部材で一体成型されていることを特徴とする。

この構成によれば、前記コイル固定部材が同一部材で一体成型されることで、コイル固定部材の剛性や強度が向上し、固定子巻線の固定力を大きく出来るため、最内周側の固定子巻線の飛び出し防止の効果を向上することができる。

請求項７に記載の発明は、前記コイル固定部材は、弾力性を有することを特徴とする。

この構成によれば、コイル固定部材は弾力性を有するため、例えばスロット毎で必要な固定子巻線の固定力が異なる場合に、弾力性によって、その異なる固定力に略適合した状態でスロット挿入部がスロット内の隙間に嵌合されるので、周全体において最内周側の固定子巻線の飛び出しを防止することができる。

請求項８に記載の発明は、前記スロットに径方向に挿入される複数の固定子巻線は、当該固定子巻線である前記スロット内の導体と、この導体に繋がってスロットから突出した導体との間の角度が、少なくとも２種類以上あることを特徴とする。

この構成によれば、固定子巻線におけるスロット内の導体とスロットから突出した導体とのなす角度が、少なくとも２種類以上あるので、互いに角度の異なる導体がスロットの径方向で重なることにより互いが係合する状態となり、これらがコイル固定部材で固定されることで、その係合部分がより強固に固定されることになる。従って、スロットの最内周側の固定子巻線の飛び出しを、より確実に防止することができる。また、導体が内周側に寄らないのでコイル渦損を抑制することができる。

請求項９に記載の発明は、前記角度は、前記スロットの最内周側から最外周側に向けて減少していることを特徴とする。

この構成によれば、スロット内の導体とスロットから突出した導体とのなす角度が最内周側から最外周側に向けて減少していることにより、コイル固定部材と固定子巻線を固定子コアに組付ける際に、スロット内において最外周側から内周側に向かって順番に固定子巻線を外周側に寄せることで固定子コアに組み付けて固定することができる。つまり、固定子巻線を容易に固定子コアに組付けることが出来る。

請求項１０に記載の発明は、前記スロット内に径方向に挿入される複数の固定子巻線は、当該固定子巻線である前記スロット内の導体と、この導体に繋がってスロットから突出した導体との角度が、前記径方向の中央部分の導体では０°であり、この角度０°の導体から外周側及び内周側に向かうに従い角度が大きくなっていることを特徴とする。

この構成によれば、径方向に細長いスロットにおいてその径方向に固定子巻線の複数の導体を配列する際に、スロットの径方向中央部分においてスロット内からスロット外に突き出す導体を直線状とし、この直線状の導体から外周側及び内周側に向かうに従い、導体のスロット内と導体の突出した部分との角度を大きくしている。このように角度をつけた第１の導体は、次に説明する第２の導体と比べ、スロットから突出した突出端部の接合部同士を離すために必要となる導体の曲げ部の高さを低くすることが可能となる。第２の導体とは、スロット内における最外周側の導体が直線状で、この直線状の導体から内周側に向かう導体に従い角度が大きくなるものである。この第２の導体の場合、外周側から角度が大きくなっているが、第１の導体の場合、中央の導体から内外周側に向かうに従って角度が大きくなっているので、径方向に配列される導体数が第１と第２の導体で同本数であれば、第１の導体の方が小さい曲げ角度で済む。小さい曲げ角度で済めば、隣接する導体同士を離す為に必要な曲げ部までの高さが低くて済む。従って、スロットからの突出端部の接合部同士を離すために必要となる導体の曲げ部の高さを低くすることが出来る。

請求項１１に記載の発明は、前記スロットから突出した突出端部において、前記スロット内の導体と当該スロットから突出した導体とのなす角度を徐変していることを特徴とする。

この構成によれば、スロット内の導体とスロットから突出した導体とのなす角度（曲げ部の角度）を徐変したので、コイル固定部材と固定子巻線を固定子コアに組付ける際、隣接する導体同士の当接面を無理なく当接して固定することが出来る。これによって、スロット内に導体を固定する際に生じる導体同士やスロット内壁との干渉による固定子巻線の傷つきを防止することができる。

請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の回転電機の固定子を用いたことを特徴とする。

この構成によれば、本請求項１２の回転電機においても、上述した固定子と同様の作用効果を得ることが出来る。

請求項１３に記載の発明は、周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、導体セグメントの脚部を前記スロットに挿入して当該スロットから外部に突出した導体セグメントの突出端部を異なるもの同士で接続して前記固定子コアに巻装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、前記固定子巻線を前記固定子コアに巻装する際に、前記スロットの径方向最内方側に非磁性のコイル固定部材を嵌合する第１ステップと、前記第１ステップで嵌合されたコイル固定部材のスロット径方向外方側に、前記導体セグメントのうち径方向内方側へ曲げられた曲げ部を有する導体セグメントを順次挿入する第２ステップと、前記第２ステップでの前記曲げ部を有する導体セグメントの挿入完了後、直線状の導体セグメントを前記スロットに挿入する第３ステップとを含むことを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。

この方法によれば、スロットの開口縁と最内周側の固定子巻線との隙間に、非磁性のコイル固定部材が嵌合されるので、スロット内における固定子巻線のがたつきが無くなり、このため、固定子巻線を確実に固定することが可能となる。また、コイル固定部材をスロット内の隙間に嵌合する際に、スロットに最初にコイル固定部材を挿入し、次に曲げ部を有する導体セグメントを順次挿入し、最後に直線状の導体セグメントを挿入して行うので、コイル固定部材の嵌合が容易となる。

第１実施形態に係る回転電機の構成を模式的に示す軸方向断面図である。 第１実施形態に係る固定子の導体セグメント挿入側から見た斜視図である。 第１実施形態に係る固定子の導体セグメント接続側から見た斜視図である。 第１実施形態に係る固定子の要部を示す部分平面図である。 第１実施形態に係る固定子の要部を示す部分断面図である。 第１実施形態に係るコイル固定部材の斜視図である。 第２実施形態に係る固定子の要部を示す部分断面図である。 第２実施形態に係るコイル固定部材の斜視図である。

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。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る回転電機の構成を模式的に示す軸方向断面図である。図２は、第１実施形態に係る固定子の導体セグメント挿入側から見た斜視図である。図３は、第１実施形態に係る固定子の導体セグメント接続側から見た斜視図である。図４は、第１実施形態に係る固定子の要部を示す部分平面図である。図５は、第１実施形態に係る固定子の要部を示す部分断面図である。図６は、第１実施形態に係るコイル固定部材の斜視図である。

本実施形態の回転電機１は、略有底筒状の一対のハウジング部材１０ａ，１０ｂが開口部同士で接合されてなるハウジング１０と、ハウジング１０に軸受け１１，１２を介して回転自在に支承される回転軸１３に固定された回転子（ロータ）１４と、ハウジング１０の内部で回転子１４を包囲する位置でハウジング１０に固定された固定子２０と、を備えている。

回転子１４は、固定子２０の内周側と向き合う外周側に、永久磁石により磁性が周方向に交互に異なる磁極を複数形成している。回転子１４の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではない。本実施形態においては、８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）の回転子が用いられている。

固定子２０は、図２及び図３に示すように、周方向に配列された複数のスロット３１を有する円環状の固定子コア３０と、スロット３１内で複数の導体セグメント４１が径方向に並ぶようにして固定子コア３０に巻装された三相の固定子巻線４０と、を備えている。

固定子コア３０は、図４に示すように、外周側に位置する円環状のバックコア部３２と、バックコア部３２から径方向内方へ突出し周方向に所定距離を隔てて配列された複数のティース３３とからなる。隣り合うティース３３の間、即ち、隣り合うティース３３の周方向に対向する側面３３ａ同士の間には、固定子コア３０の内周側に開口したスロット３１が形成されている。スロット３１は、その深さ方向が径方向と一致するように形成されている。スロット３１は、回転子の磁極数（８）に対し、固定子巻線４０の一相あたり２個の割合で形成されている。本実施形態では、８×３×２＝４８個のスロット３１が形成されている。また、ティース３３もスロット３１と同数の４８個設けられている。

ティース３３の先端部には、側面３３ａから周方向両側へそれぞれ突出する鍔３３ｂが形成されている。また、スロット３１の周縁部には、両側面３３ａ及びスロット３１の底面を覆うようにして絶縁紙３４が挿入配置されている。

固定子巻線４０は、図２及び図３に示すように、固定子コア３０のスロット３１に挿入した複数の導体セグメント４１を接続することにより略円筒形状に形成されている。より詳細には、導体セグメント４１をスロット３１の径方向中央付近に軸方向に挿入し径方向内方側又は外方側へ寄せるようにしてスロット３１内に複数の導体セグメント４１を径方向に並ぶように配置し（図４参照）、スロット３１から外部に突出した導体セグメント４１の所定の突出先端部同士を接続することにより固定子コア２０に巻装されている。

本実施形態では、図４に示すように、各スロット３１内に１２本の導体セグメント４１が径方向に並ぶように挿入配置されている。以下、理解を容易にするために、スロット３１内に配置された１２本の導体セグメント４１は、径方向内方側から外方側へ向かって順に、第１導体セグメント４１ａ、第２導体セグメント４１ｂ、・・・、第１０導体セグメント４１ｊと呼ぶこととする。なお、第１〜第１０導体セグメント４１ａ〜４１ｊの突出端部の先端部同士を接続する際に、それぞれの接続部位の間に絶縁距離を確保するために、第１〜第１０導体セグメント４１ａ〜４１ｊのうちには、突出端部に、径方向の内方側及び外方側の何れか一方側へ曲げられた曲げ部を有するものが含まれるようにされている。この場合、第１〜第５導体セグメント４１ａ〜４１ｅ（内方側導体セグメント）は、スロット３１の径方向中央付近に軸方向に挿入されて径方向内方側へ寄せられたものである。第８〜第１０導体セグメント４１ｈ〜４１ｊ（外方側導体セグメント）は、スロット３１の径方向中央付近に軸方向に挿入されて径方向外方側へ寄せられたものである。そして、第６及び第７導体セグメント（中央部導体セグメント）４１ｆ、４１ｇは、最後にスロット３１の径方向中央付近に軸方向に挿入されたものであり、径方向内方側及び外方側の何れへも寄せられていない。そして、隣り合う鍔３３ｂと、スロット３１の最も径方向内方側に配置された第１導体セグメント４１ａとによって造られる空間を覆うようにして、非磁性のコイル固定部材５０が設置されている。

また、図５及び図６に示すように、コイル固定部材５０は、固定子コア３０のスロット３１の開口縁と最内周側の固定子巻線４０との隙間より小さく、固定子コア３０の積厚より短いスロット挿入部５１と、第１導体セグメント４１ａの内方側曲げ部４１１ａと接触する傾斜部５２と、を有している。但し、コイル固定部材５０を嵌合する場合、スロット３１に、コイル固定部材５０を挿入した後、最内径側の径方向に曲げられた導体セグメント４１ａを挿入し、その後、順次径方向に曲げられた導体セグメント４１ｂ，４１ｃ，４１ｊ，４１ｉを挿入し、最後にストレートの導体セグメント４１を挿入する。

固定子巻線４０を構成する導体セグメント４１は、略Ｖ字形状の頭部と、この頭部の両端から直線的に延びる一対の脚部とからなり、全体形状が略Ｕ字形状を呈している。この導体セグメント４１は、断面が矩形状の導体部と、導体部の表面を被覆する絶縁皮膜とからなる平角導体が採用されている。それぞれの脚部は、スロット３１に収容されるスロット収容部と、スロット収容部の先端から延びてスロット３１から突出した突出端部とを有する。なお、固定子コア３０に巻装された固定子巻線４０は、固定子コア３０の軸方向一端側に突出した導体セグメント４１の突出端部により全体としてリング状の第一のコイルエンド４５を形成し、固定子コア３０の軸方向他端側に突出した導体セグメント４１の頭部（ターン部）により全体としてリング状の第二のコイルエンド４６を形成している。

この導体セグメント４１は、両脚部を周方向の異なるスロット３１に軸方向に挿入して、スロット３１から外部に突出する突出端部を必要な長さだけ突出させ、各導体セグメント４１の突出端部を周方向に略電気角π／２だけそれぞれ捩じり、各導体セグメント４１の突出端部の先端部（接合部）を所定の組み合わせで接続されている。導体セグメント４１は、接続部分（上記突出端部の先端部）を除く全体の表面が絶縁皮膜により被覆されている。なお、導体が露出している接続部分（突出端部の先端部）は、接続された後に、粉体樹脂等で絶縁処理が施される。

このように構成された第１実施形態の回転電機の固定子２０によれば、固定子コア３０の隣り合う鍔（開口縁）３３ｂと、スロット３１の最も径方向内方側に配置された第１導体セグメント４１ａとによって造られる間隙空間に、コイル固定部材５０が嵌合されている。このため、スロット３１内に隙間が無くなり、固定子巻線４０を確実に固定することが可能となる。このように固定子巻線４０を固定することで、固定子巻線４０の導体がスロット内で内周側に寄らない（移動しない）ので、固定子巻線４０と回転子１４との間隙を所定距離保持することができる。これによって導体セグメント４１を回転子１４から離れた位置に固定することによって、径方向内方側に配置された導体セグメント４１に発生する銅渦損を小さくすることが可能となる。

また、本実施形態の固定子巻線４０は、第１導体セグメント４１ａをスロット３１の径方向中央付近に軸方向に挿入し、径方向内方側へ寄せるようにしてスロット３１内に配置し、スロット３１から外部に突出した第１導体セグメント４１ａの所定の突出先端部を他の導体セグメント４１の突出先端部と接続することにより固定子コア３０に巻装されている。また、コイル固定部材５０は、コイル固定部材５０の傾斜部５２が第１導体セグメント４１ａの内方側曲げ部４１１ａと接触するように設置している。そのため、コイル固定部材５０は、他の導体セグメント４１と接続されている第１導体セグメント４１ａの内方側曲げ部４１１ａと、コイル固定部材５０の傾斜部５２により所定の位置に確実に固定されるため、上記の銅渦損を小さくする効果を持続することが可能となる。

また、固定子巻線４０は、径方向に細長いスロット３１においてその径方向に固定子巻線４０の複数の導体セグメント４１を配列する際に、スロット３１の径方向中央部分においてスロット３１内からスロット３１外に突き出す導体セグメント４１を直線状とし、この直線状の導体セグメント４１から外周側及び内周側に向かうに従い、導体セグメント４１のスロット３１内と導体の突出した部分との角度を大きくしている。このように角度をつけた場合、後述する図７に示す各導体セグメント４１と比べ、スロット３１から突出した突出端部の接合部同士を離すために必要となる導体セグメント４１の曲げ部の高さｈ１（図５）をｈ２（図７）よりも低くすることが可能となる。

図５の導体セグメント４１の場合、中央の導体セグメント４１から内外周側に向かうに従って角度が大きくなっているので、図５と図７との導体数が同本数であれば、図５の導体セグメント４１の方が小さい曲げ角度で済む。小さい曲げ角度で済めば、隣接する導体セグメント４１同士を離す為に必要な曲げ部ｈ１までの高さがｈ２よりも低くて済む。従って、スロット３１からの導体セグメント４１の突出端部の接合部同士を離すために必要となる導体セグメント４１の曲げ部の高さを低くすることが出来る。

また、固定子巻線４０に設置されるコイル固定部材５０は、図２に示すように固定子コア３０の複数のスロット３１に同一円周上に配置されるため、固定子巻線４０とスロット３１の隙間が周方向で異なる場合にも全てのスロット３１において固定子巻線４０の固定力が調整できるため、全てのスロット３１において最内周側の固定子巻線４０の飛び出しを防止することができる。

また、コイル固定部材５０は、図６に示すように同一部材で一体成型された形状であるため、コイル固定部材５０の剛性や強度が向上し、固定子巻線４０の固定力を大きく出来るため、最内周側の固定子巻線４０の飛び出し防止の効果を向上することができる。

また、コイル固定部材５０は、弾力性を有することが好ましい。これによって、例えばスロット３１毎で必要な固定子巻線４０の固定力が異なる場合に、弾力性によって、その異なる固定力に略適合した状態でスロット挿入部５１がスロット内の隙間に嵌合されるので、周全体において最内周側の固定子巻線の飛び出しを防止することができる。

また、上述したようにスロット３１に径方向に挿入される複数の固定子巻線４０は、当該固定子巻線４０であるスロット３１内の導体セグメント４１と、この導体セグメント４１に繋がってスロット３１から突出した導体セグメント４１との間の角度が、少なくとも２種類以上あることが好ましい。

このように、スロット３１内とスロット３１から突出した双方の導体セグメント４１のなす角度が、少なくとも２種類以上あるので、互いに角度の異なる導体セグメント４１がスロット３１の径方向で重なることにより互いが係合する状態となり、これらがコイル固定部材５０で固定されることで、その係合部分がより強固に固定されることになる。従って、スロット３１の最内周側の固定子巻線４０の飛び出しを、より確実に防止することができる。また、導体セグメント４１が内周側に寄らないのでコイル渦損を抑制することができる。

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係る固定子２０の要部を示す部分断面図である。図８は、第２実施形態に係るコイル固定部材５０−１の斜視図である。

第２実施形態に係る固定子２０は、図７に示すように、スロット３１内部の導体セグメント４１とスロット３１から突出した導体セグメント４１の突出端部のなす角度が最内周側から最外周側に向け減少している点と、図８に示すように、コイル固定部材５０−１は、同一円周上で少なくとも２つ以上の半円形状のコイル固定部材５０ａ，５０ｂが支持部材５３で結合されている点であり、これら２点が第１実施形態と異なる。他の部材やそれらの構成は、第１実施形態と同じであるので、詳しい説明は省略する。但し、支持部材５３は弾力性を有することが好ましい。

但し、コイル固定部材５０−１を嵌合する場合、上述した図５の構成と同様にスロット３１に、コイル固定部材５０−１を挿入した後、最内径側の径方向に曲げられた導体セグメント４１を挿入し、その後、順次径方向に曲げられた導体セグメント４１を挿入し、最後に最外径側のストレートの導体セグメント４１を挿入する。

このように構成された第２実施形態の回転電機の固定子２０によれば、固定子巻線４０が、スロット３１内部の導体セグメント４１とスロット３１から突出した導体セグメント４１の突出端部のなす角度が最内周側から最外周側に向け減少している。このため、コイル固定部材５０と固定子巻線４０を固定子コア３０に組付ける際、スロット３１内において最外周側から内周側に向かって順番に固定子巻線４０を外周側に寄せることで固定子コア３０に組み付けて固定することができる。つまり、固定子巻線４０を容易に固定子コア３０に組付けることが出来る。

また、コイル固定部材の本体５０−１は、当該本体の円環状を複数に分割した分割本体５０ａ，５０ｂと、これら分割本体５０ａ，５０ｂを円環状となるように結合した弾力性の支持部材５３とを備えて成る。

従って、コイル固定部材の本体５０−１が、複数の分割本体５０ａ，５０ｂを弾力性の支持部材５３で円環状に結合して構成されているので、円環状の本体５０−１がそれら支持部材５３の部分で可動可能となる。このため、固定子コア３０の各スロット３１内の隙間に本体５０−１から突出した各スロット挿入部５１を嵌合した場合に、スロット３１の内周面が撓んでも、この撓み部分に分割本体５０ａ，５０ｂが一体に接合して移動するので、本体５０−１が常に固定子コア３０に一体に配設された状態となる。このため、本体５０−１から突出したスロット挿入部５１はスロット３１の隙間に確実に嵌合された状態となるので、スロット３１内に固定子巻線４０が確実に固定される状態となる。従って、固定子２０の内周面が撓んでも、スロット３１内の最内周側の固定子巻線４０の導体セグメント４１ａがスロット３１から飛び出すことを防止することができる。

（他の実施形態）
本発明は、上記の第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。例えば、上記の第１及び第２実施形態では、各スロット３１内に、１２本の第１〜第１０導体セグメント４１ａ〜４１ｊが軸方向に挿入されて径方向に１列に並んだ状態に配置されているが、スロット３１内に挿入配置される導体セグメント４１の本数は、固定子巻線４０の相数や回転子の磁極数などに応じて適宜変更してもよい。また、スロット３１から突出した導体セグメント４１の突出端部は、スロット３１の最も径方向内方側に配置された第１導体セグメント４１ａに限っては径方向内方側に曲げる必要があるが、その他の導体セグメント４１については、径方向内方側および外方側どちらにも曲げられていてもよい。更に、導体セグメント４１の曲げ方については、固定子コア３０の端面近くから変曲点を設けて導体セグメント４１を曲げるほかに、固定子コア３０の端面近くから導体セグメント４１の角度を徐変する方法でもよい。

また、上記の実施形態の固定子巻線４０は、固定子コア３０に対して波巻きにより巻装されているが、導体セグメント４１の突出端部の先端部（接合部）の接続組み合わせを変更することにより、例えば重ね巻き等の他の巻き方を採用してもよい。

更に、第１及び第２実施形態において、固定子巻線４０を固定子コア３０に巻装する際に、スロット３１の径方向最内方側に非磁性のコイル固定部材５０（又は５０−１）を嵌合し、この嵌合されたコイル固定部材５０（又は５０−１）のスロット３１径方向外方側に、導体セグメント４１のうち径方向内方側へ曲げられた曲げ部を有する導体セグメント４１を順次挿入し、最後に直線状の導体セグメント４１を挿入するようにした。

従って、コイル固定部材５０（又は５０−１）をスロット３１内の隙間に嵌合する際に、スロット３１に最初にコイル固定部材５０（又は５０−１）を挿入し、次に曲げ部を有する導体セグメント４１を順次挿入し、最後に直線状の導体セグメント４１を挿入して行うので、コイル固定部材５０（又は５０−１）の嵌合が容易となる。

１ 回転電機
２０ 固定子
３０ 固定子コア
３１ スロット
３２ バックコア部
３３ ティース
３３ａ 側面
３３ｂ 鍔
３４ 絶縁紙
４０ 固定子巻線
４１ 導体セグメント
４１ａ〜４１ｊ 第１〜第１０導体セグメント
４５ 第一のコイルエンド
４６ 第二のコイルエンド
５０，５０−１ コイル固定部材
５１ スロット挿入部
５２ 傾斜部
５３ 支持部材

この構成によれば、コイルがスロット内で内周側に移動するのをコイル固定部材のスロット挿入部により抑制することができる。更に、コイル固定部材の傾斜部と最内周の固定子巻線の曲げ部とを接触させることで、コイル固定部材と最内周側の固定子巻線との相互の軸方向への移動を拘束することができるため、コイル固定部材で固定子巻線を確実に固定することができる。

この構成によれば、コイル固定部材は複数のスロット毎に個別に固定子巻線を固定するため、固定子巻線とスロット開口縁との隙間が周方向で異なる場合にも、スロット毎に固定子巻線を固定する力が調整できる。このため、複数のスロットで固定子巻線を適正な力で固定しておけば、全てのスロットにおいて固定子巻線を確実に固定することができる。

この構成によれば、コイル固定部材の円環状の本体から複数のスロット挿入部が例えば１つ脱落しても、他にもスロット挿入部が残っているので、この残ったスロット挿入部でスロット内に固定子巻線を固定することができる。従って、スロット内の固定子巻線を確実に固定することができる。

この構成によれば、前記コイル固定部材が同一部材で一体成型されることで、コイル固定部材の剛性や強度が向上し、固定子巻線の固定力を大きく出来る。

この構成によれば、コイル固定部材は弾力性を有するため、例えばスロット毎で必要な固定子巻線の固定力が異なる場合に、弾力性によって、その異なる固定力に略適合した状態でスロット挿入部がスロット内の隙間に嵌合されるので、周全体において固定子巻線を確実に固定することができる。

この構成によれば、固定子巻線におけるスロット内の導体とスロットから突出した導体とのなす角度が、少なくとも２種類以上あるので、互いに角度の異なる導体がスロットの径方向で重なることにより互いが係合する状態となり、これらがコイル固定部材で固定されることで、その係合部分がより強固に固定されることになる。従って、スロット内の固定子巻線をより確実に固定することができる。また、導体が内周側に寄らないのでコイル渦損を抑制することができる。

また、固定子巻線４０に設置されるコイル固定部材５０は、図２に示すように固定子コア３０の複数のスロット３１に同一円周上に配置されるため、固定子巻線４０とスロット３１の隙間が周方向で異なる場合にも全てのスロット３１において固定子巻線４０の固定力が調整できるため、全てのスロット３１において固定子巻線４０を確実に固定することができる。

また、コイル固定部材５０は、図６に示すように同一部材で一体成型された形状であるため、コイル固定部材５０の剛性や強度が向上し、固定子巻線４０の固定力を大きく出来るため、固定子巻線４０を確実に固定することができる。

また、コイル固定部材５０は、弾力性を有することが好ましい。これによって、例えばスロット３１毎で必要な固定子巻線４０の固定力が異なる場合に、弾力性によって、その異なる固定力に略適合した状態でスロット挿入部５１がスロット内の隙間に嵌合されるので、周全体において固定子巻線４０を確実に固定することができる。

このように、スロット３１内とスロット３１から突出した双方の導体セグメント４１のなす角度が、少なくとも２種類以上あるので、互いに角度の異なる導体セグメント４１がスロット３１の径方向で重なることにより互いが係合する状態となり、これらがコイル固定部材５０で固定されることで、その係合部分がより強固に固定されることになる。従って、固定子巻線４０をより確実に固定することができる。また、導体セグメント４１が内周側に寄らないのでコイル渦損を抑制することができる。

従って、コイル固定部材の本体５０−１が、複数の分割本体５０ａ，５０ｂを弾力性の支持部材５３で円環状に結合して構成されているので、円環状の本体５０−１がそれら支持部材５３の部分で可動可能となる。このため、固定子コア３０の各スロット３１内の隙間に本体５０−１から突出した各スロット挿入部５１を嵌合した場合に、スロット３１の内周面が撓んでも、この撓み部分に分割本体５０ａ，５０ｂが一体に接合して移動するので、本体５０−１が常に固定子コア３０に一体に配設された状態となる。このため、本体５０−１から突出したスロット挿入部５１はスロット３１の隙間に確実に嵌合された状態となるので、スロット３１内に固定子巻線４０が確実に固定される状態となる。従って、固定子２０の内周面が撓んでも、スロット３１内の固定子巻線４０を確実に固定することができる。

Claims (13)

1. 周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、導体セグメントの脚部を前記スロットに挿入して当該スロットから外部に突出した導体セグメントの突出端部を異なるもの同士で接続して前記固定子コアに巻装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、
   前記固定子巻線は、前記スロットの径方向内方側に位置し、当該スロットから突出した突出端部に前記径方向内方側へ曲げられた曲げ部を具備し、前記スロットの開口縁と当該スロットの最内周側の固定子巻線との隙間に、非磁性のコイル固定部材を嵌合することを特徴とする回転電機の固定子。
2. 前記コイル固定部材は、前記隙間の径方向間隔より小さく、前記固定子コアの積厚方向の厚みより短いスロット挿入部と、前記曲げ部に当接する傾斜部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
3. 前記コイル固定部材は、前記固定子コアの複数のスロットに、当該スロットと同一円周上に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機の固定子。
4. 前記コイル固定部材は、前記固定子コアの全スロットと同一円周上に重なる円環状の本体と、この本体の円環状面から全スロットのうち少なくとも複数のスロットの前記隙間に突入されて嵌合されるスロット挿入部とを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
5. 前記コイル固定部材の本体は、当該本体の円環状を複数に分割した分割本体と、これら分割本体を前記円環状となるように結合した弾力性の支持部材とを備えて成ることを特徴とする請求項４に記載の回転電機の固定子。
6. 前記コイル固定部材は、同一部材で一体成型されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
7. 前記コイル固定部材は、弾力性を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
8. 前記スロットに径方向に挿入される複数の固定子巻線は、当該固定子巻線である前記スロット内の導体と、この導体に繋がってスロットから突出した導体との間の角度が、少なくとも２種類以上あることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
9. 前記角度は、前記スロットの最内周側から最外周側に向けて減少していることを特徴とする請求項８に記載の回転電機の固定子。
10. 前記スロット内に径方向に挿入される複数の固定子巻線は、当該固定子巻線である前記スロット内の導体と、この導体に繋がってスロットから突出した導体との角度が、前記径方向の中央部分の導体では０°であり、この角度０°の導体から外周側及び内周側に向かうに従い角度が大きくなっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
11. 前記スロットから突出した突出端部において、前記スロット内の導体と当該スロットから突出した導体とのなす角度を徐変していることを特徴とする請求項９又は１０に記載の回転電機の固定子。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の回転電機の固定子を用いたことを特徴とする回転電機。
13. 周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、導体セグメントの脚部を前記スロットに挿入して当該スロットから外部に突出した導体セグメントの突出端部を異なるもの同士で接続して前記固定子コアに巻装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、
    前記固定子巻線を前記固定子コアに巻装する際に、前記スロットの径方向最内方側に非磁性のコイル固定部材を嵌合する第１ステップと、
    前記第１ステップで嵌合されたコイル固定部材のスロット径方向外方側に、前記導体セグメントのうち径方向内方側へ曲げられた曲げ部を有する導体セグメントを順次挿入する第２ステップと、
    前記第２ステップでの前記曲げ部を有する導体セグメントの挿入完了後、直線状の導体セグメントを前記スロットに挿入する第３ステップと
    を含むことを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。

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