JP2012231638A - 回転電機ステータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機ステータにおいて、導体セグメントから形成されるセグメントコイルを有する構成で、コイルエンドでの相間ＰＤＩＶを有効に向上させることである。
【解決手段】ステータ１０は、ステータコア１４に分布巻きで巻装された複数相のセグメント環状部を含む。各相のセグメント環状部は、複数の導体セグメント２８が互いに接続されることによりそれぞれコイル状に形成される複数のセグメントコイル２２を含む。各セグメントコイル２２のうち、ステータコア１４の軸方向端面から外側に突出する部分により形成されるターン部側コイルエンド４６において、径方向に隣り合う２の導体セグメント２８同士の間に環状の突起部付絶縁紙５０を挿入する。突起部付絶縁紙５０は、環状本体部５２のステータコア１４と反対側の軸方向一端縁に軸方向に突出するように設けられた突起部５４を有する。
【選択図】図８

Description

本発明は、周方向複数個所に設けられたスロットを有するステータコアと、ステータコアに分布巻きで巻装された複数相のセグメント環状部とを備える回転電機ステータに関する。

従来から、回転電機のステータとして、スロットと呼ばれる径方向に伸びる溝を周方向に複数設けたステータコアを備え、互いに周方向に離れた２ずつのスロットに挿入するように、ステータコアにステータコイルを分布巻きで巻装する構造が知られている。

また、この場合にステータコイルを、複数の導体セグメントが互いに接続されることによりそれぞれコイル状に形成されるセグメントコイルとすることも考えられる。例えば、各導体セグメントは、２の平行な脚部と、２の脚部同士を連結するターン部とによりＵ字形に形成される。

さらに、複数の導体セグメントを連結することによりコイル状に形成し、単位コイルであるセグメントコイルとしたものを複数個設け、ステータコアの周方向に複数のセグメントコイルを連結することにより各相の環状部分を構成することも考えられる。なお、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献１〜３がある。

特開２００６−１６６５９２号公報 特開２００７−１０４８２６号公報 特許第４４６１８２０号公報

上記のような導体セグメントから形成されるセグメントコイルを有するステータでは、セグメントコイルのうち、ステータコアの軸方向端面から外側に突出する部分により形成されるコイルエンドにおいて、隣り合う導体セグメントの間に絶縁紙を配置することにより、隣り合う導体セグメント間での部分放電を抑制することが考えられる。例えば、特許文献１には、セグメントコイル式ステータ構造において、各導体セグメントのターン部とは反対側の接合部側のコイルエンドで、径方向に隣接する２の導体セグメントの間に円環形状の絶縁紙を挿入することが記載されている。このような円環状に形成された絶縁紙は、接合部側のコイルエンドと同様に、ターン部側のコイルエンドに設けることも考えられる。

ただし、コイルエンドに単なる円環状の絶縁紙を配置する場合、セグメントコイルの構造上、異相コイルとなる２のセグメントコイルの間で、互いに接近する部分であるにもかかわらず、その間に絶縁紙を介在させることができない部分が生じる可能性がある。このため、２のセグメントコイル同士の間で部分放電を抑制する面から改良の余地があり、相間の部分放電開始電圧である相間ＰＤＩＶを大きくする面から改良の余地がある。

例えば、上記の単なる円環状の絶縁紙をターン部側のコイルエンドに設ける場合で相間ＰＤＩＶを測定すると、著しく相間ＰＤＩＶの値が低い部分が存在し、絶縁信頼性能を保証する上で改良の余地があることが分かった。これに対して、異相コイルの寸法公差を小さくして、異相コイル間の距離を大きくすることで、異相コイルを離隔保証することも考えられる。ただし、実際のステータの組立品を製造する場合に、コイルの形状精度や組み付けばらつきから、ステータを大型化することなく異相コイルで必要とされる離隔距離を確保することは困難であり、絶縁紙を設けないと相間ＰＤＩＶが小さくなる可能性がある。例えば、異相コイルが一部で接触すると相間ＰＤＩＶが小さくなる。

また、特許文献２，３には、セグメントコイルではない通常使用されるコイルを有するステータで、スロットに配置されるスロット配置部と、コイルエンドに配置されるコイルエンド配置部とを一体に連結することで形成される相間絶縁紙が記載されている。ただし、特許文献２，３には、導体セグメントから形成されるセグメントコイルを有するステータで、コイルエンドでの相間ＰＤＩＶを有効に向上させる手段は開示されていない。

本発明の目的は、回転電機ステータにおいて、導体セグメントから形成されるセグメントコイルを有する構成で、コイルエンドでの相間ＰＤＩＶを有効に向上させることである。

本発明に係る回転電機ステータは、周方向複数個所に設けられたスロットを有するステータコアと、ステータコアに分布巻きで巻装された複数相のセグメント環状部とを備え、各相のセグメント環状部は、複数の導体セグメントが互いに接続されることによりそれぞれコイル状に形成される複数のセグメントコイルを含み、各セグメントコイルのうち、ステータコアの軸方向端面から外側に突出する部分により形成されるコイルエンドにおいて、径方向に隣り合う２の導体セグメント同士の間に挿入された環状の絶縁紙を備え、絶縁紙は、環状に形成された環状本体部と、環状本体部のステータコアと反対側の軸方向一端縁に軸方向に突出するように設けられた突起部とを含むことを特徴とする回転電機ステータである。

また、本発明に係る回転電機ステータにおいて、好ましくは、絶縁紙は、軸方向両側のコイルエンドのうち、少なくとも片側コイルエンドにおいて、径方向に隣り合う２の導体セグメント同士の間に挿入され、かつ、１の導体セグメントの片側コイルエンドを形成する部分の内側に挿入されている。

また、本発明に係る回転電機ステータにおいて、好ましくは、突起部は、使用時に異なる相の電流が流れる異相のステータコイル間で、互いの間隔が相対的に小さくなる位置に設けられている。

また、本発明に係る回転電機ステータにおいて、好ましくは、突起部は、環状本体部の軸方向一端縁の複数個所であって、周方向に隣り合う２のセグメントコイルの片側コイルエンドを形成する部分が互いに径方向に対向する部分の間となる複数個所に配置されている。

また、本発明に係る回転電機ステータにおいて、好ましくは、各導体セグメントの片側コイルエンドを形成する部分は、軸方向の外側に向かうほど周方向片側に向かう方向に傾斜する片側傾斜部と、片側傾斜部に連結部により連結され、軸方向の外側に向かうほど周方向他側に向かう方向に傾斜する他側傾斜部とを含み、絶縁紙は、片側傾斜部と他側傾斜部との間に挿入され、突起部は、１の導体セグメントの片側傾斜部の連結部寄り部分と、１の導体セグメントと周方向に隣り合う別の導体セグメントの他側傾斜部の連結部寄り部分とが対向する部分の間に配置されている。

また、本発明に係る回転電機ステータにおいて、好ましくは、絶縁紙は、帯状の絶縁紙素材の長さ方向に対し直交する幅方向の中間部において、波形形状の切断部で切断された２の絶縁紙要素の片側の絶縁紙要素を用いて、長さ方向両端部同士を接合して環状に形成される。

本発明に係る回転電機ステータによれば、導体セグメントから形成されるセグメントコイルを有する構成で、コイルエンドにおいて、単なる円環状の絶縁紙で異相コイルとなる２のセグメントコイルの間で、互いに接近する部分の間に絶縁紙を介在させることができない部分でも、突起部を介在しやすくできる。このため、コイルエンドでの相間ＰＤＩＶを有効に向上させることができる。

本発明の実施の形態の回転電機ステータにおいて、絶縁紙を省略して示す斜視図である。 図１の各相ステータコイルを構成する１の導体セグメントを、ステータコアに配置する以前の状態で示す図である。 図１のステータにおいて、１相分であるＵ相分のステータコイルが巻装された様子を示す概略斜視図である。 図３における１相分であるＵ相分のステータコイルを取り出して示す図である。 図４のステータコイルのうち、前半部の巻き始めの１番目から８番目までの８個の単位コイルを示す図である。 図５の前半部の８個の単位コイルをステータコアに巻装する様子を説明する模式図である。 図６に引き続いて、後半部の８個の単位コイルをステータコアに巻装する様子を説明する模式図である。 図１のステータのターン部側コイルエンドにおいて、突起部付絶縁紙を配置した様子の周方向一部を示す斜視図である。 図１のステータのターン部側コイルエンドに配置する複数の環状の突起部付絶縁紙を示す斜視図である。 図９に示す突起部付絶縁紙を形成する途中の工程において、１の帯状の絶縁紙素材から２の絶縁紙要素を形成する様子を示す図である。 図１のステータにおいて、ステータコアと、ターン部側コイルエンドとを外周側から見た様子を、（ａ）は突起部付絶縁紙を配置する前で、（ｂ）は突起部付絶縁紙を配置した状態で、それぞれ示す概略透視図である。 回転電機ステータの比較例を示す、図８に対応する図である。 図１２の比較例において、ターン部側コイルエンドに配置する複数の環状の絶縁紙を示す斜視図である。 図１２の比較例のターン部側コイルエンドにおいて、隣接するコイルの相間ＰＤＩＶが小さくなる部分を、絶縁紙を省略して示す図である。 図１２の比較例において、周方向一部での複数の異相間である、径方向に隣り合うＵ相導体セグメントとＷ相導体セグメント間の相間ＰＤＩＶを示す図である。 本発明の実施形態において、突起部付絶縁紙の別例の第１例を形成する途中の工程において、１の帯状の絶縁紙素材から２の絶縁紙要素を形成する様子を示す図である。 本発明の実施形態において、突起部付絶縁紙の別例の第２例を形成する途中の工程において、１の帯状の絶縁紙素材から２の絶縁紙要素を形成する様子を示す図である。

以下において、図１から図１１を用いて本発明に係る実施の形態を説明する。本実施の形態の回転電機ステータ（以下、単に「ステータ」という。）は、例えば電動モータ、発電機等の回転電機を構成するために使用される。ステータ１０は、環状の磁性材料製のステータコア１４と、ステータコア１４に分布巻きで巻装された複数相であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のセグメント環状部１６，１８，２０とを備える。ステータ１０の使用時には、ステータ１０の径方向内側に、回転軸に固定されたロータ（図示せず）を配置し、ステータ１０とロータとを径方向に対向させることでラジアル型の回転電機を構成する。ステータコア１４は、例えば、磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心、または電磁鋼板等の金属板の積層体等により構成されている。ステータコア１４は、内周面の周方向複数個所に放射状に形成されたスロット１２を有する。

各相のセグメント環状部１６，１８，２０は、それぞれ環状に複数のステータコイルであるセグメントコイル２２を連結してなり、互いに連結される１周目要素２４（図５）及び２周目要素２６（図７）を含む。また、各セグメントコイル２２は、図２に示す、略Ｕ字形の導体セグメント２８を複数個並べて複数の導体セグメント２８が互いに接続される、すなわち接合されることによりコイル状に形成されている。各導体セグメント２８は、幅方向（図２の左右方向）両端部に２ずつのスロット１２（図１）にそれぞれ挿入される直線部３０を有する２本の平行な脚部３２と、脚部３２の一端同士を連結するターン部３４とを有する。ターン部３４は、２の脚部３２のうち、片側（図２の左側）の脚部３２の一端（図２の下端）から、脚部３２の長さ方向に対し傾斜する方向に連結された片側傾斜部４０と、他側（図２の右側）の脚部３２の一端（図２の下端）から、脚部３２の長さ方向に対し、片側傾斜部４０とは反対側に傾斜する方向に連結された他側傾斜部４２と、片側傾斜部４０及び他側傾斜部４２同士を連結する連結部４４とを有する。また、導体セグメント２８は、両端部を除く導体線３６の周囲に、ポリアミドイミド等により構成されるエナメル樹脂等の絶縁部である絶縁被膜３８が被覆されている。

すなわち、本実施の形態のステータ１０（図１）は、いわゆる「セグメントコイル巻き型」と呼ばれるもので、断面矩形の平角線等の角線である導体線３６が絶縁被膜３８により被覆されてなるコイル素線をコイル状に形成したセグメントコイル２２（図１）を複数個設けている。そして、ステータコア１４の周方向に複数のセグメントコイル２２を少なくとも一周分（本実施形態の場合は２周分）連結することにより各相のセグメント環状部１６，１８，２０（図１）が構成されている。図１では、「ｕ」「ｖ」「ｗ」の符号を付した部分が、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相を表している。

図３は、図１のステータ１０において、１相分であるＵ相分のセグメント環状部１６がステータコア１４に巻装された様子を示す概略斜視図である。各相のセグメント環状部１６，１８，２０（以下、代表してＵ相のセグメント環状部１６で説明する。）は、それぞれ周方向の幅が予め定められた単位コイル間隔Ｄ１（図５）である８個の単位コイルであるセグメントコイル２２を環状に連結するようにステータコア１４に巻装したものを１周目要素２４としてステータコア１４を１周りさせ、続いて同様に８個のセグメントコイル２２を環状に連結するようにステータコア１４に巻装したものを２周目要素２６としてステータコア１４を１周りさせることにより、セグメント環状部１６が構成されている。この場合、１周目要素２４を配置するスロット１２と、２周目要素２６を配置するスロット１２とは、周方向に１ずつずらせている。

図４は、Ｕ相分のセグメント環状部１６を取り出して示す図である。なお、Ｖ相、Ｗ相のセグメント環状部１８，２０の基本形状は、Ｕ相の場合と同様である。Ｕ相のセグメント環状部１６は、コイル素線をコイル状に形成した単位コイルであるセグメントコイル２２を１６個組み合わせて構成している。図４で、Ｃ１、Ｃ２・・・Ｃ１６と示しているのは、１６個のセグメントコイル２２を区別するためのコイル番号で、Ｕ相セグメント環状部１６の巻き始めが１番目単位コイルであるセグメントコイルＣ１で、巻き終わりが１６番目単位コイルであるセグメントコイルＣ１６である。

図４に示すように、セグメントコイルＣ１に隣接してセグメントコイルＣ２を配置し、以下Ｃ３、Ｃ４・・・Ｃ１６と順次隣接して配置し、周方向に２周している。このため、コイル番号をｉとして、ｉ番目コイルと（ｉ＋８）番目コイルとは、１スロット分ずれているが一部径方向に重なり合うように配置されている。

図５は、図４のセグメント環状部１６のうち、１周目要素２４を取り出して示す図である。セグメント環状部１６の１周目要素２４は、８個のセグメントコイル２２が環状に連結されることにより構成されている。各セグメントコイル２２は、複数の導体セグメント２８から構成される。図５では、セグメントコイル２２のうち、２周目要素２６（図７参照）の９番目から１６番目までのセグメントコイル２２の図示を省略しているが、基本形状は図５の１周目要素２４の形状と同様で、配置位置が１周目要素２４に対し周方向にずれている。

図６は、図４のセグメント環状部１６のうち、１周目要素２４をステータコア１４に配置する様子を説明する模式図である。図７は、図４のセグメント環状部１６のうち、２周目要素２６をステータコア１４に配置する様子を説明する模式図である。図７では、図６の１周目要素２４の図を省略している。なお、図６、図７では、ステータコア１４の平面図と、その外側の複数のセグメントコイル２２とを示している。セグメントコイル２２は、いくつかのスロット１２をまたいで周方向に離れた２のスロット１２に挿入するように、ステータコア１４の周方向複数個所に巻装している。この２のスロット１２は、予め定めた単位コイル間隔Ｄ１で離れている。以下、セグメントコイル２２は、コイル番号を付して説明する場合がある。図６に示す、セグメントコイルＣ１は、セグメント環状部１６（図４）の巻き始めで、回転電機の動力線側である入力端子側（ＩＮ側）に接続されている。

セグメントコイルＣ１は、スロットＳ４とＳ１０との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成している。この巻き始めは、入力端子側であるステータコア１４の外周側であり、外周側から内周側に向かうようにスロット１２にコイル状に巻装される。次いで、セグメントコイルＣ１の巻き終わりでセグメントコイルＣ２に接続される。すなわち、セグメントコイルＣ１の巻き終わりでスロットＳ１０から単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ１６に渡り、スロットＳ１０とＳ１６との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成することで、セグメントコイルＣ２を構成している。次いで順次これを繰り返してセグメントコイルＣ１からセグメントコイルＣ８までを形成することにより１周目要素２４が構成される。

１周目要素２４の巻き終わりは、ステータコア１４の最外周側で、図７に示す２周目要素２６のセグメントコイルＣ９に接続される。このとき、セグメントコイルＣ９は、セグメントコイルＣ１から１スロット分ずれて、スロットＳ３とＳ９との間にわたって複数回巻回されることによりコイル状に形成されている。次いで、セグメントコイルＣ９の巻き終わりでセグメントコイルＣ１０に接続される。すなわち、セグメントコイルＣ９の巻き終わりでスロットＳ９から単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ１５に渡り、スロットＳ９とＳ１５との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成することで、セグメントコイルＣ１０を構成している。次いで順次これを繰り返してセグメントコイルＣ９からセグメントコイルＣ１６までを形成することにより２周目要素２６が構成される。

また、セグメントコイルＣ１６の巻き終わりは、ステータコア１４の最外周側から取り出され、回転電機の中性点に接続される。図７では、セグメントコイルＣ１６の巻き終わりがＯＵＴ（中性点）として示されている。このように、セグメント環状部１６の１周目要素２４と２周目要素２６とが配置されるスロット１２は、周方向にずれている。以上は、Ｕ相のセグメント環状部１６について説明したが、Ｖ相、Ｗ相のセグメント環状部１８，２０についても同様に構成するとともに、図１に示すように、Ｖ相セグメント環状部１８を配置するスロット１２を周方向に２ずつずらせ、Ｗ相セグメント環状部２０を配置するスロット１２を、周方向にさらに２ずつずらせる。

このような各相のセグメント環状部１６，１８，２０を構成する際に、上記の図２に１つを示した複数の略Ｕ字形の導体セグメント２８を使用している。すなわち、導体セグメント２８を複数連結することにより１のセグメントコイル２２を構成し、このセグメントコイル２２を複数接続、すなわち連結することにより各相のセグメント環状部１６，１８，２０を構成している。この場合、各導体セグメント２８は、両端部に単位コイル間隔Ｄ１と同じ間隔で設けられた２本の平行な脚部３２を有し、各脚部３２の一端をターン部３４で連結している。各セグメントコイル２２（図１）を構成する場合、導体セグメント２８を複数本、例えば５本を使用し、予め一定に定めた単位コイル間隔Ｄ１で配置される２のスロット１２の径方向に沿って整列させるように、ステータコア１４の軸方向片側（図１の下側）から軸方向他側（図１の上側）に向け挿入する。そして、各導体セグメント２８の２の脚部３２の先端部で、ステータコア１４の軸方向他側面から突出した部分を曲げ形成する、すなわち互いに周方向（「周方向」とは、特に断らない限り、ステータの周方向を言う。本明細書全体及び特許請求の範囲で同じとする。）に対向する側に折り曲げる。また、１の導体セグメント２８の片側の脚部３２の先端部で軸方向（図１の上下方向）に向くように曲げた部分と、この１の導体セグメント２８に径方向（「径方向」とは、特に断らない限り、ステータの径方向を言う。本明細書全体及び特許請求の範囲で同じとする。）に隣り合う他の導体セグメント２８の他側の脚部３２の先端部で軸方向に向くように曲げた部分とをＴＩＧ溶接等の溶接により接続する。このように１の導体セグメント２８の片側の脚部３２と、この１の導体セグメント２８に径方向に隣り合う他の導体セグメント２８の他側の脚部３２とを接続する。そして、これを各導体セグメント２８で繰り返すことにより、コイル状のセグメントコイル２２を形成する。

また、図１に示すように、ステータコア１４に各相のセグメント環状部１６，１８，２０を組み付けた状態で、各セグメントコイル２２のうち、ステータコア１４の軸方向両端面からそれぞれ外側に突出する部分により軸方向両側の２のコイルエンドである、ターン部側コイルエンド４６と接合部側コイルエンド４８とが形成されている。片側コイルエンドである、ターン部側コイルエンド４６は、各セグメントコイル２２のターン部３４側部分により形成される。接合部側コイルエンド４８は、各セグメントコイル２２の接合部側である、各脚部３２（図２）の先端側部分により形成される。

また、各導体セグメント２８のターン部側コイルエンド４６を形成する部分は、軸方向の外側（図１の下側）に向かうほど周方向片側に向かう方向に傾斜する片側傾斜部４０と、片側傾斜部４０に連結部４４により連結され、軸方向の外側に向かうほど周方向他側に向かう方向に傾斜する他側傾斜部４２とを含む。

また、ステータ１０は、図８に示すように、ターン部側コイルエンド４６において、それぞれ径方向に隣り合う２の導体セグメント２８同士の間であって、１の導体セグメント２８の片側傾斜部４０（図１、図２）と別の導体セグメント２８の他側傾斜部４２との間に挿入されるように、ターン部側コイルエンド４６の径方向に離れて設けられた複数の突起部付絶縁紙５０を備えている。

図９は、図１のステータ１０のターン部側コイルエンド４６に配置する複数の環状の突起部付絶縁紙５０を示す斜視図である。複数の突起部付絶縁紙５０は、互いに異なる直径を有する略円筒状に形成された絶縁材で造られている。また、各突起部付絶縁紙５０は、環状に形成された環状本体部５２と、環状本体部５２の幅方向一端縁（図９の上端縁）の長さ方向である周方向複数個所に幅方向に突出するように設けられた突起部５４とを含む。例えば、複数の突起部５４は、突起部付絶縁紙５０の幅方向一端縁の周方向等間隔複数個所に設けることができる。このような突起部付絶縁紙５０は、例えばＰＰＳ等の絶縁性を有する樹脂等の絶縁材により造られる。そして突起部付絶縁紙５０は、絶縁材製の帯状素材の長さ方向両端部同士を超音波溶着等により接合して環状に形成される。また、図８に示すように、各突起部５４は、１の導体セグメント２８の片側傾斜部４０（図１）の連結部４４寄り部分と、この１の導体セグメント２８と周方向に隣り合う別の導体セグメント２８の他側傾斜部４２の連結部４４寄り部分とが、径方向または径方向に対し傾斜する方向に、対向する部分の間に配置されている。

例えば、図１０に示すように１の帯状の絶縁紙素材の長さ方向（図１０の左右方向）に対し直交する幅方向（図１０の上下方向）中間部において、波形形状である矩形波形状の切断部５６で切断された２の絶縁紙要素５８，６０の片側の絶縁紙要素５８を用いて、片側の絶縁紙要素５８の長さ方向両端部同士を接合して１の突起部付絶縁紙５０を形成することもできる。この場合、２の絶縁紙要素５８，６０の他側の絶縁紙要素６０を用いて、他側の絶縁紙要素６０の長さ方向両端部同士を接合して別の突起部付絶縁紙５０を形成することができる。このため、１の絶縁紙素材から複数の突起部付絶縁紙５０を造ることができ、しかも歩留まりの向上を図れる。

次に、図１１を用いて、ターン部側コイルエンド４６に突起部付絶縁紙５０を配置する方法を説明する。図１１は、図１のステータにおいて、ステータコア１４と、ターン部側コイルエンド４６とを外周側から見た様子を、（ａ）は突起部付絶縁紙を配置する前で、（ｂ）は突起部付絶縁紙５０を配置した状態で、それぞれ示す概略透視図である。図１１（ａ）に示すように、ターン部側コイルエンド４６には、各導体セグメント２８のターン部３４が設けられている。ターン部３４は、ステータ１０の軸方向に対し互いに逆方向に傾斜した片側傾斜部４０及び他側傾斜部４２を有する。このため、１の導体セグメント２８の傾斜部４０（または４２）と別の複数の導体セグメント２８の傾斜部４２（または４０）とが複数個所で径方向（図１１の表裏方向）に対向するように交差する。

ターン部側コイルエンド４６に突起部付絶縁紙５０を配置する場合、まず前段階として、複数のＵ字形の導体セグメント２８の各脚部３２を、ステータコア１４の軸方向片側（図１１の上側）から他側（図１１の下側）に向け、対応するスロット１２に軸方向に挿入する。また、ステータコア１４のターン部３４側端面（図１の上端面）からターン部３４の頂部の内側縁部までの長さＬａが突起部付絶縁紙５０の突起部５４の先端を含めた幅Ｌｂ（図１１（ｂ））よりも大きくなるように維持する（Ｌａ＞Ｌｂ）。

次いで、ターン部側コイルエンド４６の径方向の略同じ位置で、周方向複数個所に存在し、径方向に隣り合う２の導体セグメント２８同士の間に絶縁紙要素５８（または６０）（図１０）を順に挿入し、ターン部側コイルエンド４６の全周にわたるように環状に形成し、絶縁紙要素５８（または６０）の長さ方向両端部同士を溶着接合することで、突起部付絶縁紙５０を形成する。この場合、絶縁紙要素５８（または６０）に設けた複数の突起部５４が、周方向に隣り合う導体セグメント２８のターン部３４の頂部同士の間で、片側傾斜部４０と他側傾斜部４２とが径方向に対向する部分の間と周方向で一致する位置に配置されるようにする。また、このような工程を径方向に離れた別の絶縁紙要素５８（または６０）でも繰り返し、ターン部側コイルエンド４６の径方向に離れた複数個所に直径が異なる複数の突起部付絶縁紙５０が組み付けられるようにする。

次いで、図１１（ｂ）に示すように、各導体セグメント２８の脚部３２を、ステータコア１４のスロット１２に軸方向片側から他側（図１１（ｂ）の上側から下側）に向け、対応するスロット１２にさらに挿入する。そして各突起部付絶縁紙５０に設けた複数の突起部５４が、周方向に隣り合う導体セグメント２８のターン部３４の頂部同士の間で、片側傾斜部４０と他側傾斜部４２とが径方向に対向する部分の間に配置されるようにする。その後、ターン部側コイルエンド４６とは軸方向反対側の接合部側コイルエンド４８の径方向複数個所に、軸方向両端縁が単なる平坦状であり、突起部を設けていない単なる環状に形成された第２絶縁紙（図示せず）をそれぞれ配置する。この状態で、各第２絶縁紙は、周方向複数個所に存在し、径方向に隣り合う２の導体セグメント２８同士の間に挿入される。その後、各導体セグメント２８の先端部を周方向に対し傾斜する方向に曲げ形成するとともに、その先端部を軸方向に向くように曲げ形成し、径方向または周方向に離れた２の導体セグメント２８の絶縁被膜３８により被覆されない先端部同士を溶接等により接合することで、ステータ１０を形成する。

ターン部側コイルエンド４６に上記のようにように各突起部付絶縁紙５０が組み付けられることで、各突起部付絶縁紙５０は、ターン部側コイルエンド４６において、径方向に隣り合う２の導体セグメント２８同士の間に挿入され、かつ、１の導体セグメント２８のターン部側コイルエンド４６を形成する部分の内側に挿入される。また、各突起部付絶縁紙５０の各突起部５４は、環状本体部５２のステータコア１４と反対側の軸方向一端縁に軸方向に突出するように設けられる。

また、各突起部５４は、ターン部側コイルエンド４６の周方向複数個所で、１の導体セグメント２８の片側傾斜部４０の連結部４４寄り部分と、１の導体セグメント２８と周方向に隣り合う別の導体セグメント２８の他側傾斜部４２の連結部４４寄り部分とが対向する部分の間に配置される。しかも、各突起部５４は、環状本体部５２の軸方向一端縁の複数個所であって、周方向に隣り合う２のセグメントコイル２２のターン部側コイルエンド４６を形成する部分が互いに径方向に対向する部分の間となる複数個所に配置される。このため、各突起部５４の少なくとも一部は、使用時に異なる相の電流が流れる異相のセグメントコイル２２間である、異相コイル間で、互いの間隔が相対的に小さくなる位置にも設けられる。

このようなステータ１０によれば、導体セグメント２８から形成されるセグメントコイル２２を有する構成で、ターン部側コイルエンド４６において、単なる円環状の絶縁紙で異相コイルとなる２のセグメントコイルの間で、互いに接近する部分の間に絶縁紙を介在させることができない部分でも、突起部付絶縁紙５０の突起部５４を介在しやすくできる。このため、ターン部側コイルエンド４６での相間ＰＤＩＶを有効に向上させることができる。

この効果を説明するために、まず本実施の形態と同様の構成において、ターン部側コイルエンド４６において、突起部付絶縁紙５０の代わりに、突起部５４を設けない単なる環状に形成された絶縁紙が設けられた比較例のステータ１０ａについて、図１２から図１４を用いて説明する。図１２は、比較例のステータ１０ａを示す、図８に対応する図である。図１３は、図１２の比較例のステータ１０ａにおいて、ターン部側コイルエンド４６に配置する複数の環状の絶縁紙６２を示す斜視図である。図１４は、図１２の比較例のターン部側コイルエンド４６において、隣接するコイルの相間ＰＤＩＶが小さくなる部分を、絶縁紙を省略して示す図である。

図１２に示すように、ターン部側コイルエンド４６に、図１３に示す複数の環状の絶縁紙６２を径方向に離れた複数個所に配置する場合、図１４に示すように、ターン部側コイルエンド４６の周方向一部で、２の同相コイルであるセグメントコイル２２ｕと、これら２のセグメントコイル２２ｕとは異相のコイルであり、互いに同相となる第２同相コイルであるセグメントコイル２２ｗとが径方向に対向するように配置される場合を考える。この場合に、異相コイル間であるセグメントコイル２２ｕ、２２ｗ間に、軸方向両端が平坦な単なる環状の絶縁紙６２（図１３）を配置すると、ステータ１０ａの軸方向に関して図１４に矢印αで示す範囲のみに絶縁紙６２が配置され、図１４にβで囲んだ部分の少なくとも一部に絶縁紙６２が配置されない。このため、比較例では、このβで囲んだ部分で隣接するコイルの相間ＰＤＩＶ、すなわち相間の部分放電開始電圧が小さくなる。

例えば、図１５は、図１２の比較例において、周方向一部での複数の異相間である、径方向に隣り合うＵ相導体セグメント２８とＷ相導体セグメント２８間の相間ＰＤＩＶを示す図である。図１５で横軸のＵＷ１、ＵＷ２・・・は、ターン部側コイルエンド４６の周方向一部で、径方向の異なる複数個所でのＵ相導体セグメント２８とＷ相導体セグメント２８間の相間ＰＤＩＶ（Ｖｐ）を、径方向の配置順に並んで示している。また、図１５に示すＫ１は、設計上予め設定される相間ＰＤＩＶの下限値である。図１５から明らかなように、図１５で下向き矢印で示す、ＵＷ３とＵＷ７とでＰＤＩＶが下限値Ｋ１を下回るため、相間ＰＤＩＶの下限値Ｋ１に到達しない点がステータ１０ａの径方向で２個所あることが分かる。

これに対して上記の図１から図１１に示した本実施形態によれば、上記の図１４のβで囲む部分と対応する部分にも突起部５４（図８、図９）により突起部付絶縁紙５０（図８、図９）を異相の導体セグメント２８間に設けることができる。すなわち、上記の図１１（ａ）では、丸印を付した部分が異相コイル間において、比較例の絶縁紙６２（図１）を設けた場合でも、異相の導体セグメント２８が直接に（絶縁紙６２を介さずに）径方向に対向する部分となる。これに対して、本実施の形態では、図１１（ｂ）に丸印を付した部分にも突起部５４を介在させることができる。このため、ステータ１０を大型化することなく、ターン部側コイルエンド４６での相間ＰＤＩＶを有効に向上させることができる。例えば、径方向に隣り合う２の導体セグメント２８で相間ＰＤＩＶが低下する傾向となる部分に突起部５４を接触させ、相間ＰＤＩＶを向上させることもできる。

なお、本実施形態において、突起部付絶縁紙５０（図９）に設けられる突起部５４の形状は、上記の図９、図１０に示すような形状に限定するものではない。例えば、図１６、図１７は、本発明の実施形態において、突起部付絶縁紙の別例の第１例、第２例をそれぞれ形成する途中の工程において、１の帯状の絶縁紙素材から２の絶縁紙要素５８，６０を形成する様子を示す図である。このように、突起部５４の形状は、断面円弧形（図１６）としたり、断面三角形（図１７）等とすることができる。また、この場合に、図１６に示すように、１の帯状の絶縁紙素材の長さ方向に対し直交する幅方向（図１６の上下方向）中間部において、波形形状である円弧形の断面が連続する波形状の切断部５６で切断された２の絶縁紙要素５８，６０の片側の絶縁紙要素５８を用いて、片側の絶縁紙要素５８の長さ方向両端部同士を接合して突起部付絶縁紙を形成することもできる。また、他側の絶縁紙要素６０を用いて別の突起部付絶縁紙を形成することもできる。

さらに、図１７に示すように、１の帯状の絶縁紙素材の長さ方向に対し直交する幅方向（図１７の上下方向）中間部において、波形形状であるのこぎり歯状、すなわち三角波形の切断部５６で切断された２の絶縁紙要素５８，６０の片側の絶縁紙要素５８を用いて、片側の絶縁紙要素５８の長さ方向両端部同士を接合して突起部付絶縁紙を形成することもできる。また、同様に、他側の絶縁紙要素６０を用いて別の突起部付絶縁紙を形成することもできる。

なお、本実施形態では、突起部付絶縁紙５０に設けた複数の突起部５４が、同相間、異相間にかかわらず、周方向に隣り合う導体セグメント２８のターン部３４の頂部同士の間で、片側傾斜部４０と他側傾斜部４２とが径方向に対向する部分の間と周方向に関して一致する位置のすべてに配置されるようにしている。ただし、突起部付絶縁紙５０の軸方向一端縁において、周方向に隣り合う異相の導体セグメント２８のターン部３４の頂部同士の間で、片側傾斜部４０と他側傾斜部４２とが径方向に対向する部分の間と周方向に関して一致する位置にのみ、すなわち異相間にのみ突起部５４を設けることもできる。また、接合側コイルエンド４８において、径方向に隣り合う導体セグメント２８同士の間に配置された第２絶縁紙は、場合により、ターン部側コイルエンド４６に配置された突起部付絶縁紙５０と同様の形状を有するように構成することもできる。また、導体セグメントはＵ字形に形成されたものに限定するものではなく、互いに複数個を接続することでコイル状に形成されるものであれば種々の形状の導体セグメントを使用できる。

１０，１０ａ ステータ、１２ スロット、１４ ステータコア、１６，１８，２０ セグメント環状部、２２，２２ｕ，２２ｗ セグメントコイル、２４ １周目要素、２６ ２周目要素、２８ 導体セグメント、３０ 直線部、３２ 脚部、３４ ターン部、３６ 導体線、３８ 絶縁被膜、４０ 片側傾斜部、４２ 他側傾斜部、４４ 連結部、４６ ターン部側コイルエンド、４８ 接合部側コイルエンド、５０ 突起部付絶縁紙、５２ 環状本体部、５４ 突起部、５６ 切断部、５８，６０ 絶縁紙要素、６２ 絶縁紙。

Claims (6)

1. 周方向複数個所に設けられたスロットを有するステータコアと、
   ステータコアに分布巻きで巻装された複数相のセグメント環状部とを備え、
   各相のセグメント環状部は、
   複数の導体セグメントが互いに接続されることによりそれぞれコイル状に形成される複数のセグメントコイルを含み、
   各セグメントコイルのうち、ステータコアの軸方向端面から外側に突出する部分により形成されるコイルエンドにおいて、径方向に隣り合う２の導体セグメント同士の間に挿入された環状の絶縁紙を備え、
   絶縁紙は、環状に形成された環状本体部と、環状本体部のステータコアと反対側の軸方向一端縁に軸方向に突出するように設けられた突起部とを含むことを特徴とする回転電機ステータ。
2. 請求項１に記載の回転電機ステータにおいて、
   絶縁紙は、軸方向両側のコイルエンドのうち、少なくとも片側コイルエンドにおいて、径方向に隣り合う２の導体セグメント同士の間に挿入され、かつ、１の導体セグメントの片側コイルエンドを形成する部分の内側に挿入されていることを特徴とする回転電機ステータ。
3. 請求項１または請求項２に記載の回転電機ステータにおいて、
   突起部は、使用時に異なる相の電流が流れる異相のステータコイル間で、互いの間隔が相対的に小さくなる位置に設けられていることを特徴とする回転電機ステータ。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１に記載の回転電機ステータにおいて、
   突起部は、環状本体部の軸方向一端縁の複数個所であって、周方向に隣り合う２のセグメントコイルの片側コイルエンドを形成する部分が互いに径方向に対向する部分の間となる複数個所に配置されていることを特徴とする回転電機ステータ。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１に記載の回転電機ステータにおいて、
   各導体セグメントの片側コイルエンドを形成する部分は、軸方向の外側に向かうほど周方向片側に向かう方向に傾斜する片側傾斜部と、片側傾斜部に連結部により連結され、軸方向の外側に向かうほど周方向他側に向かう方向に傾斜する他側傾斜部とを含み、
   絶縁紙は、片側傾斜部と他側傾斜部との間に挿入され、
   突起部は、１の導体セグメントの片側傾斜部の連結部寄り部分と、１の導体セグメントと周方向に隣り合う別の導体セグメントの他側傾斜部の連結部寄り部分とが対向する部分の間に配置されていることを特徴とする回転電機ステータ。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１に記載の回転電機ステータにおいて、
   絶縁紙は、帯状の絶縁紙素材の長さ方向に対し直交する幅方向の中間部において、波形形状の切断部で切断された２の絶縁紙要素の片側の絶縁紙要素を用いて、長さ方向両端部同士を接合して環状に形成されることを特徴とする回転電機ステータ。

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