JP2022044128A - 回転電機および回転電機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】材料コストが安価で加工工程を削減できる回転電機および回転電機の製造方法を提供する。
【解決手段】回転電機は１００の固定子３０は、複数の単位コイル３３から成る固定子巻線３２を備え、異なる単位コイル３３の端末線３３ＩＮ同士を固定子３０の軸方向Ｚの一端側で接続する接続線３４は、固定子３０の周方向Ｙに延びる周方向延伸部３４Ｙと、周方向延伸部３４Ｙの両端から固定子３０の径方向Ｘに延びる径方向延伸部３４Ｘと、径方向延伸部３４Ｘの端部から固定子３０の軸方向Ｚ上方に延びる軸方向延伸部３４Ｚとを有し、周方向延伸部３４Ｙには、軸方向Ｚ上方に向かって突出する、突出部３４Ｐを備える。
【選択図】図７

Description

本開示は、回転電機および回転電機の製造方法に関するものである。

近年、回転電機を簡単かつ確実に組み立てることができ、回転電機の生産性向上を図ることができる導体の結線構造、及び回転電機の小型化を図ることができる回転電機の固定子構造を提供することが要求されている。

従来の回転電機では、固定子の周方向に離間したコイル端末部を電気的に接続するために、接続線を用い、接続線接合部とコイル端末部とを固着させて固定子を製造している。しかし、接続線の構成は、コイルエンドとの接触を防ぎつつ、一方でコイルエンドを小型にしなければならいため、形状が複雑になりやすく、製造工程も複雑化しやすいという課題があった。

さらに、接続線供給時に接続線の位置、姿勢にばらつきがあると、接続線の接合部とコイル端末部の位置ずれが生じるため、固着部における接合品質、耐久性が低下するという課題があった。

そこで、コイル端末部の径方向の幅と、接続線の径方向の幅とが等しく、コイル端末部の周方向の幅よりも接続線接続部の周方向の幅を大きくすることによって、接続線供給時に接続線の位置又は姿勢にばらつきがあっても、接続線接合部とコイル端末部とを適切に固着することができ、接合品質を高める技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１９－１２２１０２号公報

しかしながら、特許文献１では、接続線の材料として、単位コイルよりも断面の大きな別材料が必要となり、材料コストが高い。また、二種類の導体が必要となり回転電機の加工工程が多いという課題があった。

本開示は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、材料コストが安価で加工工程を削減できる回転電機および回転電機の製造方法を提供することを目的とする。

本開示に係る回転電機は、
固定子と、前記固定子の内周面に、外周面を対向させて回転可能に支持された回転子とを備える回転電機であって、
前記固定子は、複数の単位コイルから成る固定子巻線を備え、
異なる前記単位コイルの端末線同士を前記固定子の軸方向の一端側で接続する接続線は、
前記固定子の周方向に延びる周方向延伸部と、前記周方向延伸部の両端から前記固定子の径方向に延びる径方向延伸部と、前記径方向延伸部の端部から前記固定子の軸方向上方に延びる軸方向延伸部とを有し、
前記周方向延伸部には、軸方向上方に向かって突出する、突出部を備えるものである。
また、本開示に係る回転電機の製造方法は、
前記接続線の前記突出部を形成した後に前記径方向延伸部及び前記軸方向延伸部を成形する接続線成形工程を有するものである。

本開示に係る回転電機および回転電機の製造方法によれば、
材料コストが安価で加工工程を削減できる回転電機および回転電機の製造方法を提供できる。

実施の形態１による回転電機の概略構成を示す断面模式図である。 実施の形態１による固定子の斜視図である。 実施の形態１による単位コイルの断面図である。 実施の形態１による単位コイルの正面図である。 実施の形態１による単位コイルの固定子鉄心への挿入状態を示す模式図である。 図４Ａに示す単位コイルを径方向外側から見た概念図である。 実施の形態１による固定子巻線の結線図の一例を示す図である。 実施の形態１による固定子巻線の結線パターンを示す模式図である。 実施の形態１による溶接前の接続線と単位コイルの位置関係を示す要部拡大図である。 実施の形態１による接続線の斜視図である。 実施の形態１による接続線を径方向の外側から見た図である。 実施の形態１による接続線を軸方向の上側から見た図である。 実施の形態１による接続線の成形工程を示す模式図である。 実施の形態１による接続線の成形工程を示す模式図である。 実施の形態１による接続線の成形工程を示す模式図である。 実施の形態１による接続線の成形工程を示す模式図である。 実施の形態１による接続線供給ツールによる接続線の把持前の状態を示す図である。 実施の形態１による接続線供給ツールによって接続線を把持した状態を示す図である。 実施の形態１による接続線の接合部と内周側端末線の端部接合部との溶接工程を示す図である。 実施の形態１による接続線の接合部と内周側端末線の端部接合部との溶接工程を示す図である。 実施の形態１による接続線の接合部と内周側端末線の端部接合部との溶接工程を示す図である。 実施の形態２による接続線の側面図である。 実施の形態２による接続線を配置した固定子の要部側面図である。 実施の形態３による回転電機の製造工程のフローを示す図である。 実施の形態３による単位コイルの製造工程を示す図である。 実施の形態３による単位コイルの製造工程を示す図である。 実施の形態３による単位コイルの製造工程を示す図である。 実施の形態３による単位コイルの製造工程を示す図である。 実施の形態３による固定子巻線の製造工程を示す図である。 実施の形態３による固定子巻線の製造工程を示す図である。 実施の形態３による固定子巻線の製造工程を示す図である。 実施の形態３による固定子を製造する工程を示す図である。 実施の形態３による接続線供給工程を示す図である。 実施の形態３による接続線供給工程を示す図である。 実施の形態３による接続線供給工程を示す図である。

実施の形態１．
以下、実施の形態１による回転電機および回転電機の製造方法を、図を用いて説明する。
本明細書で、特に断り無く「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」というときは、それぞれ、固定子の「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」をいうものとする。また、この明細書で、特に断り無く上下に言及するときは、基準となる場所において、軸方向に垂直な面を想定し、その面を境界として固定子の中心点が含まれる側を「下」、その反対を「上」とする。また、高さの高低を比較する場合は、固定子の中心からの距離が長い方を「高い」とする。
また、固定子の径方向を径方向Ｘとし、固定子の周方向を周方向Ｙとし、固定子の軸方向を軸方向Ｚとする。径方向Ｘ、周方向Ｙ、軸方向Ｚは、回転子および回転電機の径方向、周方向、軸方向とも一致する。

図１は、回転電機１００の概略構成を示す断面模式図である。
回転電機１００は、有底円筒状のハウジング１と、ハウジング１の開口部を閉口するブラケット２と、ハウジング１に焼き嵌めもしくは圧入などの固定手段によって固定された固定子３０と、ハウジング１の底部およびブラケット２にベアリング４を介して固定子３０の内周面に、外周面を対向させて回転可能に支持された回転子６０とを備える。

回転子６０は、回転子鉄心６１と、回転子鉄心６１の軸心位置に挿通された回転軸６２と、回転子鉄心６１の外周面側に埋設されて周方向Ｙに所定のピッチで配列され、磁極を構成する永久磁石６３とを備える永久磁石型回転子である。

次に、固定子３０の構成について具体的に図２から図５を参照しつつ説明する。
図２は、固定子３０の斜視図である。
図３Ａは、単位コイル３３の断面図である。
図３Ｂは、単位コイル３３の正面図である。
図４Ａは、回転電機１００の断面模式図であり、単位コイル３３の固定子鉄心３１への挿入状態を示す模式図である。説明の都合上、回転電機１００を直線状に引き延ばして描いており、紙面上側が径方向Ｘの内側である。
図４Ｂは、図４Ａに描かれている単位コイル３３を径方向Ｘの外側から見た概念図である。
ここで、単位コイル３３の内周側端末線３３ＩＮおよび外周側端末線３３ＯＵＴが存在する側を、軸方向Ｚ＋とし、その反対側を軸方向Ｚ－とする。

図２に示すように、固定子３０は、固定子鉄心３１と、固定子鉄心３１に装着された固定子巻線３２とを備えている。詳細は後述するが、固定子巻線３２は、複数の単位コイル３３からなる。

図２、図４に示すように、固定子鉄心３１は、ヨーク部３１ａと、ヨーク部３１ａの内周面に等間隔に配置され、径方向Ｘの内側に向かって突出する複数のティース部３１ｂとを備える。周方向Ｙに隣り合うティース部３１ｂの間に形成される空間が、単位コイル３３を収納するスロットＳとなる。

また、図３、図４に示すように、単位コイル３３は、固定子鉄心３１のスロットＳに挿入されるスロット収納部３３Ｓ１～３３Ｓ８（スロット収納部３３Ｓと総称する）と、固定子鉄心３１のスロットＳから軸方向Ｚに突出して周方向Ｙに延び、異なるスロットＳに挿入されたスロット収納部３３Ｓ間を接続するターン部３３Ｔ１－２、３３Ｔ２－３、３３Ｔ３－４、３３Ｔ４－５、３３Ｔ５－６、３３Ｔ６－７、３３Ｔ７－８（ターン部３３Ｔと総称する）と、固定子鉄心３１のスロットＳから軸方向Ｚ＋側に突出して固定子巻線３２の別の単位コイル３３と接続するための内周側端末線３３ＩＮおよび外周側端末線３３ＯＵＴとを有する。単位コイル３３の両端部である２つの端末線のうち、固定子鉄心３１の径方向Ｘの内側から軸方向Ｚ＋側（上方）に引き出される端末線を内周側端末線３３ＩＮとし、固定子鉄心３１の径方向Ｘ外側から軸方向Ｚ＋側（上方）に引き出される端末線を外周側端末線３３ＯＵＴとする。複数のターン部３３Ｔが、図２に示す固定子巻線３２のコイルエンド部３２ｅを形成する。内周側端末線３３ＩＮのスロットＳ内における径方向Ｘの位置は、外周側端末線３３ＯＵＴのスロットＳ内における径方向Ｘの位置よりも径方向Ｘの内側となる。

例えば、外周側端末線３３ＯＵＴから電流が給電される場合は、スロット収納部３３Ｓおよびターン部３３Ｔを経由して電流が流れ、内周側端末線３３ＩＮから隣接する別の単位コイル３３に電流を流す、このように電流が流れることによって、磁界を発生させることができる。

外周側端末線３３ＯＵＴは、スロット収納部３３Ｓ１の軸方向Ｚ＋側の端部に接続されており、スロット収納部３３Ｓ１の軸方向Ｚ－側の端部は、ターン部３３Ｔ１－２の周方向Ｙの一端部に接続され、ターン部３３Ｔ１－２の周方向Ｙの他端部は、周方向Ｙに６個離れたスロットＳに収納されるスロット収納部３３Ｓ２の軸方向Ｚ－側の端部に接続される。

なお、ターン部３３Ｔ１－２の符号の内、Ｔの後に続く数字”１”および”２”は、各スロット収納部３３Ｓの”Ｓ”に続く番号に対応し、スロット収納部３３Ｓ１とスロット収納部３３Ｓ２とを接続するターン部３３Ｔであることを示している。

したがって、図４Ｂの符号を追って、単位コイル３３の構成を最初から説明し直すと、外周側端末線３３ＯＵＴ→スロット収納部３３Ｓ１→ターン部３３Ｔ１－２→スロット収納部３３Ｓ２→ターン部３３Ｔ２－３→スロット収納部３３Ｓ３→ターン部３３Ｔ３－４→スロット収納部３３Ｓ４→ターン部３３Ｔ４－５→スロット収納部３３Ｓ５→ターン部３３Ｔ５－６→スロット収納部３３Ｓ６→ターン部３３Ｔ６－７→スロット収納部３３Ｓ７→ターン部３３Ｔ７－８→スロット収納部３３Ｓ８→内周側端末線３３ＩＮへと１本の導体Ｗが巻き回されている。

そして、スロット収納部３３Ｓ１とスロット収納部３３Ｓ３とは、同じスロットＳ内における、径方向Ｘの外側から１番目と外側から２番目の位置に収納される。また、スロット収納部３３Ｓ２とスロット収納部３３Ｓ４とが周方向Ｙに６個（図４Ａにおける紙面右側に６個）離れたスロットＳ内における、径方向Ｘの内側から１番目と内側から２番目の位置に収納される。

スロット収納部３３Ｓ５とスロット収納部３３Ｓ７とは、スロット収納部３３Ｓ１、３３Ｓ３が収納されたスロットＳの、一個隣（図４Ａにおける紙面右隣）の同じスロットＳ内の、径方向Ｘの外側から１番目と外側から２番目の位置に収納される。また、スロット収納部３３Ｓ６とスロット収納部３３Ｓ８とが周方向Ｙに６個（図４Ａにおける紙面右側に６個）離れたスロットＳ内における、径方向Ｘの内側から１番目と内側から２番目の位置に収納される。

スロット収納部３３Ｓ１～３３Ｓ４は、周方向Ｙに６スロットピッチまたいで各ターン部３３Ｔによって接続され、極ピッチと等しい間隔で巻き回されている。また、スロット収納部３３Ｓ４、３３Ｓ５は、ターン部３３Ｔ４－５を介して接続されており、周方向Ｙに５スロットピッチまたいで接続されており、毎極毎相当たり２個の割合で固定子鉄心３１に形成されるスロットＳ間を接続している。

さらに、スロット収納部３３Ｓ５～３３Ｓ８は、スロット収納部３３Ｓ１～３３Ｓ４と同様に、６スロットピッチまたいで各ターン部３３Ｔによって接続されている。内周側端末線３３ＩＮおよび外周側端末線３３ＯＵＴは、単位コイル３３同士を接合するために用いるか、もしくは、電圧を供給する給電部としてインバータに接続される。

図５は、固定子巻線３２の結線図の一例を示す図である。Ｕ１～Ｕ８は、３相交流のＵ相を構成するそれぞれの単位コイル３３を表す。
直列に接続されたＵ１～Ｕ８の単位コイル３３の内、Ｕ１の単位コイル３３の内周側端末線３３ＩＮ又は外周側端末線３３ＯＵＴの一方が、インバータ装置７０に接続され給電を受ける。そして、Ｕ８の単位コイル３３の内周側端末線３３ＩＮ又は外周側端末線３３ＯＵＴの他方が、中性点Ｎに接続される。Ｖ１～Ｖ８は、Ｖ相を構成するそれぞれの単位コイル３３を表し、Ｗ１～Ｗ８は、Ｗ相を構成するそれぞれの単位コイル３３を表し、同様に給電部および中性点Ｎに接合することで、三相の固定子巻線３２を構成する。

このように構成された複数の単位コイル３３を、図２に示すように周方向Ｙに一周分、２４個並べて、固定子巻線３２を構成し、その後、径方向Ｘの外側から固定子鉄心３１のティース部３１ｂを固定子巻線３２に挿入することによって、固定子３０を構成する。

なお、本実施の形態１においては、固定子鉄心３１を分割して外周側からティース部３１ｂを固定子巻線３２に挿入する構造を例に図示、説明したが、周方向Ｙに分割面のない固定子鉄心の径方向Ｘの内側から単位コイル３３をスロットＳ内に挿入してもよい。

図６は、固定子巻線３２の結線パターンを示す模式図である。図４と同様に、紙面上側が、固定子３０の径方向Ｘの内側となる。
図７は、溶接前の接続線３４と単位コイル３３の位置関係を示す要部拡大図である。
図８は、接続線３４の斜視図である。
図９Ａは、接続線３４を径方向Ｘの外側から見た図である。
図９Ｂは、接続線３４を軸方向Ｚ＋側から見た図である。
図６に示すＵｉｎが、３相交流における給電部を示し、Ｕｏｕｔが中性点に接続される。スロットＮｏは、固定子鉄心３１の４８個のスロット番号を示し、四角内の数字がＵｉｎからの接続順を示す。

図６の丸印で囲った部分が、図３に示すそれぞれの単位コイル３３を示し、実線が各端末線の接続状態を示している。実線で示すように各単位コイル３３のそれぞれの端末線（内周側端末線３３ＩＮおよび外周側端末線３３ＯＵＴ）を電気的に接続する方法として、軸方向Ｚに伸長している内周側端末線３３ＩＮおよび外周側端末線３３ＯＵＴを長く取り、周方向Ｙに倒して端末線同士を直接固着して接続する方法がある。しかし、この方法では、単位コイル３３の取り扱い性が悪化するとともに、単位コイル３３の種類が多くなり、単位コイル３３の製造工程が煩雑になって、製品の製造コストが上がる。

そこで、本実施の形態１では、図７、図８に示すような、周方向Ｙに伸長する単位コイル３３と同じ導体Ｗ（同じ材料）からなる接続線３４を用意し、この接続線３４の両端と、異なる単位コイル３３の内周側端末線３３ＩＮ同士を固定子３０の軸方向Ｚ＋側で固着させて接続する方法を取り入れることにより、端末線が長くなることを防ぐとともに、単位コイル３３の種類を少なくすることによって製品の製造コストを下げる効果を得る。

次に、接続線３４の構成の詳細を説明する。
図９に示すように、接続線３４は、コイルエンド部３２ｅの軸方向Ｚ＋側の上を周方向Ｙに延びる周方向延伸部３４Ｙと、周方向延伸部３４Ｙの両端から径方向Ｘの内側に延びる径方向延伸部３４Ｘと、径方向延伸部３４Ｘの内側端部から軸方向Ｚ＋側に延びる軸方向延伸部３４Ｚとを有する。

軸方向延伸部３４Ｚの先端から予め設定された範囲が、接合部３４ＺＳである。周方向延伸部３４Ｙの周方向Ｙの中央には、接続線３４が軸方向Ｚ＋側（上方）に山形に突出する、突出部３４Ｐを備える。

次に、接続線３４の成形方法について説明する。
図１０Ａ～図１０Ｄは、接続線３４の成形工程を示す模式図である。

まず、直線状の導体Ｗを径方向Ｘの外側に向かって湾曲させて周方向延伸部３４Ｙを成形する。その後、周方向延伸部３４Ｙの周方向Ｙの中央部に、軸方向Ｚ＋側に突出する突出部３４Ｐを成形する。

次に、突出部３４Ｐを基準として周方向Ｙの両側に一定の長さとなる部分で導体Ｗを径方向Ｘに屈曲させて径方向延伸部３４Ｘを成形する。次に、径方向延伸部３４Ｘとして予め定められた長さを確保した位置で、導体Ｗを軸方向Ｚ＋側に屈曲させて、軸方向延伸部３４Ｚを成形する。

このような成形方法において、突出部３４Ｐを設けない場合は、それぞれ屈曲させる位置の基準が定まらないため、図１０に示す成形工程を一度に行い、接続線を一体成形する必要がある。しかし、本実施の形態１のように、突出部３４Ｐを設けることによって各工程を分けて行うことができる。工程毎に金型を分けることによって、軸方向に曲げる位置、或いは径方向に曲げる位置が異なる多品種に対応でき、製品の製造コストを下げる効果がある。

さらに、突出部３４Ｐから接合部３４ＺＳまでの距離と、突出部３４Ｐから内周側端末線３３ＩＮまでの距離については、接続線成形時においても、接続線３４の供給時においても、基準を突出部３４Ｐに統一して管理できるので、内周側端末線３３ＩＮと、接合部３４ＺＳの周方向Ｙの位置ずれを防止でき、製品の生産性が向上する効果がある。

さらに、突出部３４Ｐを基準とすると、接続線３４の径方向Ｘへの屈曲と軸方向Ｚへの屈曲を周方向Ｙの片側ずつ成形することが可能となり、金型を簡素化出来ることに加えて、周方向延伸部３４Ｙにおける突出部３４Ｐの位置、或いは２つの径方向延伸部の長さが異なる多品種の接続線３４に対して金型を共用化できるため、製品の製造コストを下げる効果がある。

次に、接続線供給ツール８０による接続線３４の把持工程と溶接工程について説明する。
図１１Ａは、接続線供給ツール８０による接続線３４の把持前の状態を示す図である。
図１１Ｂは、接続線供給ツール８０によって接続線３４を把持した状態を示す図である。
図１２Ａ～図１２Ｃは、接続線３４の接合部３４ＺＳと内周側端末線３３ＩＮの端部接合部３３ＩＮＳとの溶接工程を示す図である。
接続線３４は、接続線供給ツール８０によって突出部３４Ｐを軸方向Ｚの両側から把持されて、図７に示す予め定められた溶接位置に配置される。

図７において周方向Ｙに離間している２本の内周側端末線３３ＩＮは、接続線３４の接合部３４ＺＳとレーザー溶接或いはＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）溶接等によって固着され、軸方向延伸部３４Ｚ、径方向延伸部３４Ｘ、周方向延伸部３４Ｙを介して電気的に接続される。

溶接工程では、まず、図１２Ａに示すように、接続線３４の接合部３４ＺＳと内周側端末線３３ＩＮの端部接合部３３ＩＮＳとが径方向Ｘに並ぶように、接続線供給ツール８０によって接続線３４を供給し、マスク９０にて双方の周方向Ｙの位置を規制する。これにより、接続線３４の接合部３４ＺＳと内周側端末線３３ＩＮの端部接合部３３ＩＮＳの周方向Ｙの位置を一致させ、図示しないチャック治具にて双方を径方向Ｘに固定する。

次に、図１２Ｂに示すように、接続線３４の接合部３４ＺＳと内周側端末線３３ＩＮの端部接合部３３ＩＮＳにアークを落として双方を溶融させ、図１２Ｃに示すように凝固させて固着部３５を形成させることによって、双方を電気的に接続する。

この時、図１２Ｂ、図１２Ｃの溶融、固着工程において、接続線３４の接合部３４ＺＳと内周側端末線３３ＩＮの端部接合部３３ＩＮＳとが周方向Ｙに位置ずれした状態で溶融、凝固させると、固着部３５の径方向Ｘに垂直な断面３５Ｍの面積が小さくなり、接続線３４の接合部３４ＺＳと内周側端末線３３ＩＮの端部接合部３３ＩＮＳとの接合強度が低下するため、マスク９０によって接続線３４の接合部３４ＺＳと内周側端末線３３ＩＮの端部接合部３３ＩＮＳとの周方向Ｙの位置を一致させて接合することによって固着部３５の径方向Ｘに垂直な断面３５Ｍの面積を確保して接合強度を低下しないようにしている。

また、図１２Ａに示す位置合わせ工程において、マスク９０を径方向Ｘに移動させる際に接続線３４と内周側端末線３３ＩＮとが周方向Ｙにずれていた場合、マスク９０の間に接続線３４の接合部３４ＺＳと内周側端末線３３ＩＮの端部接合部３３ＩＮＳとを誘い込めないため、接続線３４を内周側端末線３３ＩＮに精度よく供給することが求められる。

そこで、接続線３４の供給には、接続線供給ツール８０を用いる。
接続線供給ツール８０は、３本の把持爪８１～８３を備える。接続線供給ツール８０は、把持爪８１～８３相互間の間隔を収縮させることによって、接続線３４の突出部３４Ｐを把持する。

把持爪８１と把持爪８２とは、接続線３４の把持時において、軸方向Ｚ側に山形に突出する突出部３４Ｐの軸方向Ｚ＋側の２つの平坦な斜面部３４ｕに当接する。また、把持爪８３は、径方向Ｘに垂直な断面が三角形状をしており、当該断面において、軸方向Ｚ＋側の二辺が、突出部３４Ｐの軸方向Ｚ－側の２つの平坦な斜面部３４ｄに沿うように構成されている。なお、把持爪８３は、軸方向の上面が２つの平坦な斜面部３４ｄに沿うように構成されていればよく、断面が三角形状であるものに限らない。

接続線供給ツール８０を以上のような構成とすることで、把持爪８１～８３によって突出部３４Ｐを把持すると、接続線３４が軸方向Ｚおよび周方向Ｙの両方向に固定されるため、接続線３４の周方向Ｙの位置を精度よく決定でき、製品の生産性を向上する効果がある。

また、接続線３４の接合部３４ＺＳを内周側端末線３３ＩＮの端部接合部３３ＩＮＳの位置に合わせて接続線３４を溶接位置に供給する際に、接続線供給ツール８０によって接続線３４の突出部３４Ｐを把持することによって、接続線３４とターン部３３Ｔとの間の接続線供給ツール８０を逃がすための隙間を小さくできるため、コイルエンド部３２ｅを小型にする効果がある。

また、接続線３４の周方向Ｙに力が加わっても突出部３４Ｐが力を受けてたわむことによって、接続線３４の接合部３４ＺＳと内周側端末線３３ＩＮの端部接合部３３ＩＮＳの固着部３５に加わる力を軽減できるため、固着部３５の強度を向上させる効果がある。

また、周方向Ｙに離間している内周側端末線３３ＩＮの間隔にばらつきがあっても、突出部３４Ｐに力を加えてたわませることによって、接続線３４の接合部３４ＺＳの位置を調整できるため、製品の生産性を向上させる効果がある。

ここで、図１１に示すように、突出部３４Ｐに軸方向Ｚの上下面には、平坦な斜面部３４ｕ、３４ｄを設けることが望ましい。このような構成とすることで、接続線供給ツール８０と接続線３４とが周方向Ｙにずれていても、接続線供給ツール８０によって接続線３４を把持する際に、図１１Ａ、１１Ｂに示すように、各把持爪８１～８３の接続線３４に対する接触面８１ｃ、８２ｃ、８３ｃが突出部３４Ｐの斜面部３４ｕ、３４ｄに沿って滑り、把持爪８３の軸方向Ｚ＋側の頂点８３Ｔが、突出部３４Ｐの周方向Ｙの中央位置３４ＰＴに倣う。

このように接続線３４の初期供給位置が精度よく定まっていない場合であっても、接続線３４の周方向Ｙの位置精度を向上でき、製品の生産性を向上させる効果がある。

ここで、突出部３４Ｐに設ける斜面部３４ｕ、３４ｄと、軸方向Ｚに垂直な面とが成す角度θは、３０度以上、４５度以下が好ましい。この場合、斜面部３４ｄと接続線供給ツール８０の把持爪８１～８３との間に発生する摩擦力が小さくなるため、製品の生産性をさらに向上させる効果がある。なお、角度θが４５度を超えると、接続線供給ツール８０による斜面部３４ｕ、３４ｄの把持が難しくなり、突出部３４Ｐの全長が長くなって材料費が高くなる。

さらに、突出部のない接続線においては、例えば、軸方向Ｚの両側から接続線を把持することを想定する場合、軸方向Ｚの１方向のみで接続線を把持することになるため、把持した部分を中心として接続線が軸方向Ｚを中心として回転し、接続線の接合部の周方向Ｙおよび径方向Ｘの位置がずれる可能性がある。

一方、本実施の形態１によると、接続線３４に、軸方向Ｚ＋方向に山形に突出する突出部３４Ｐを設け、突出部３４Ｐの軸方向Ｚの両側のそれぞれ２つの斜面部３４ｕ、３４ｄを３つの把持爪８１～８３によって把持することで、軸方向Ｚ及び周方向Ｙの２方向から接続線３４を把持することになる。これにより、接続線３４の供給時における接続線３４の接合部３４ＺＳの位置精度が向上し、接続線３４の接合品質を高めるとともに製品の生産性を向上させる効果がある。

また、図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、突出部３４Ｐの周方向Ｙの中央位置３４ＰＴにおける導体Ｗの曲げ角度を大きくし、突出空間Ｒが大きいことが望ましい。これによって、接続線３４の突出部３４Ｐの形成時における接続線３４の絶縁皮膜へのダメージを低減し、絶縁に対する信頼性を向上させる効果がある。

また、図１１Ｂに示すように、突出部３４Ｐが、軸方向Ｚ＋に突出する長さＨ１は、下側の把持爪８３の軸方向Ｚの長さＨ２よりも大きいことが望ましい。それぞれの長さをこのように設定することによって、接続線３４の軸方向Ｚの位置よりも下側に把持爪８３がはみ出さない。

これにより、接続線供給ツール８０の把持爪８３を逃がす隙間を別途作る必要が無く、接続線３４の供給時に接続線供給ツール８０とターン部３３Ｔが接触しないため、コイルエンド部３２ｅを小型に出来る。また、突出部３４Ｐが、軸方向Ｚ＋側に突出する長さＨ１を大きくすることによって、図９に示す、突出部３４Ｐの軸方向Ｚ－側に形成される突出空間Ｒを大きくできる。これにより、コイルエンド部３２ｅの冷却性を向上させる効果がある。

また、図７、図８に示すように、導体Ｗとして平角線を使用する場合は、導体Ｗの長手方向に垂直な断面における厚みの薄い方向に突出するように突出部３４Ｐを設けることが望ましい。平角線は、長手方向に垂直な断面においては矩形になっており、長辺と短辺が存在する。平角線の長手方向に垂直に加工する際には、上記断面における厚みの薄い方向に突出部３４Ｐ設ける方が小さい応力で加工することが出来るので、接続線３４を加工するための設備費を下げる効果がある。また、この場合、長辺側が軸方向Ｚを向くので、接続線供給ツール８０によって接続線３４を把持する部分の面積が大きくなり、接続線供給ツール８０によって把持した後の接続線３４の位置ずれを防止でき、接続線３４の供給位置精度が向上し、製品の生産性が向上する。

実施の形態１による回転電機および回転電機の製造方法によれば、材料コストが安価で加工工程を削減できる回転電機および回転電機の製造方法を提供できる。

実施の形態２．
以下、実施の形態２による回転電機および回転電機の製造方法を、図を用いて、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図１３は、接続線２３４の側面図である。
図１４は、接続線２３４を配置した固定子の要部側面図である。
実施の形態１では、接続線３４に突出部３４Ｐを１カ所に設けていたが、本実施の形態２では、接続線２３４に突出部２３４Ｐを複数（３カ所）に設けている。

突出部２３４Ｐをこのような構成とすることによって、接続線２３４の周方向Ｙに力が加わっても、複数の突出部２３４Ｐが力を分散して受けてたわむことで接続線２３４の接合部２３４ＺＳと内周側端末線３３ＩＮの端部接合部３３ＩＮＳの固着部３５に加わる力を軽減できるため、固着部３５の強度を向上させる効果がある。

また、周方向Ｙに離間している内周側端末線３３ＩＮの間隔にばらつきがあっても、複数の突出部２３４Ｐに力を加えてたわませることによって、接続線２３４の接合部２３４ＺＳの位置を調整できるため、製品の生産性を向上させる効果がある。

また、複数の突出部２３４Ｐの軸方向Ｚ－側には、複数の突出空間Ｒができるため、コイルエンド部３２ｅの冷却性を向上させる効果がある。また、複数の突出部２３４Ｐをターン部３３Ｔ上に接触させて設置することによって、接続線供給ツール８０による接続線２３４の供給時に、接続線供給ツール８０又は接続線２３４の位置が、周方向Ｙに位置ずれしていても、突出部２３４Ｐの斜面部２３４ｄが、ターン部３３Ｔ上を滑ることによって、接続線２３４の接合部２３４ＺＳと内周側端末線３３ＩＮの端部接合部３３ＩＮＳとの周方向Ｙの位置を一致させることが出来るため、製品の生産性を向上させる効果がある。

実施の形態３．
以下、実施の形態３による回転電機および回転電機の製造方法を、図を用いて、実施の形態１および実施の形態２で言及しなかった部分を中心に説明する。なお、単位コイル３３の製造工程を示す図においては、説明を簡略化するために形状の異なる単位コイルを使用している。
図１５は、回転電機１００の製造工程のフローを示す図である。
図１６Ａ～図１６Ｄは、単位コイル３３の製造工程を示す図である。
図１７Ａ～図１７Ｄは、固定子巻線と固定子鉄心との組立工程を示す図である。
図１８Ａ～図１８Ｃは、接続線供給工程を示す図である。

まず、単位コイル成形工程（ステップＳ００１）において、図１６Ａのように一方向に延伸する導体Ｗを、逆方向に複数回折り曲げて図１６Ｂに示すような巻取コイル３３Ｂを成形する。

次に、巻取コイル３３Ｂの、スロットＳの外周側から１番目と２番目のスロット収納部３３Ｓ１、３３Ｓ３となる部分と、内周側から１番目と２番目のスロット収納部３３Ｓ２、３３Ｓ４となる部分とを、それぞれ周方向Ｙの逆方向に移動させて、図１６Ｃに示すコイル中間体３３Ｃを成形する。端末線３３ＩＮ，３３ＯＵＴについては、図１６Ｄに示すように適宜折り曲げる。

固定子巻線と固定子鉄心との組立工程（ステップＳ００２）では、まず、図１７Ａ～１７Ｃに示すように、成形した単位コイル３３を周方向Ｙにずらして重ねて、一周分重ね合わせて固定子巻線３２を組み立てる。次に、組み立てた固定子巻線３２の各スロット収納部３３Ｓの間に、スロット数だけ分割された固定子鉄心３１のティース部３１ｂを径方向Ｘの外側から挿入して固定子鉄心３１と固定子巻線３２を組み立てる。

次に、接続線成形工程（ステップＳ００３）では、上述したように、接続線３４を成形する。

次に、接続線供給工程（ステップＳ００４）では、図１８Ａに示すように突出部３４Ｐの軸方向Ｚ＋側に接続線供給ツール８０の２本の把持爪８１、８２を配置し、突出部３４Ｐの軸方向Ｚ－側に１本の把持爪８３を配置する。そして、図１８Ｂに示すように、３本の把持爪８１～８３の相互間の間隔を収縮させて、各把持爪８１～８３の接続線３４に対する接触面８１ｃ、８２ｃ、８３ｃを、突出部３４Ｐの斜面部３４ｕ、３４ｄに沿って滑らせることによって、把持爪８３の軸方向Ｚ＋側の頂点８３Ｔを、突出部３４Ｐの周方向Ｙの中央位置３４ＰＴに倣わせて、突出部３４Ｐを把持する。

次に、図１８Ｃに示すように、接続線３４の接合部３４ＺＳと内周側端末線３３ＩＮの端部接合部３３ＩＮＳの周方向Ｙの位置を一致させて、接続線３４を把持した接続線供給ツール８０を軸方向Ｚもしくは径方向Ｘに移動させて接続線３４の径方向Ｘの位置と軸方向Ｚの位置を合わせる。

次に、溶接工程（ステップＳ００５）では、図１２を用いて上述したように、接続線３４の接合部３４ＺＳと内周側端末線３３ＩＮの端部接合部３３ＩＮＳとを溶接して双方を電気的に接続する。

このような製造方法によって、接続線供給ツール８０で把持した後の接続線３４の位置ずれを防止できるので、接続線３４の位置精度が向上し製品の生産性が向上する。

本開示は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本開示に係る技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１００ 回転電機、１ ハウジング、２ ブラケット、３０ 固定子、
３１ 固定子鉄心、３１ａ ヨーク部、３１ｂ ティース部、３２ 固定子巻線、
３２ｅ コイルエンド部、３３ 単位コイル、３３Ｂ 巻取コイル、
３３Ｃ コイル中間体、３３ＩＮ 内周側端末線、３３ＩＮＳ 端部接合部、
３３ＯＵＴ 外周側端末線、３３Ｓ，３３Ｓ１～３３Ｓ８ スロット収納部、
３３Ｔ，３３Ｔ１－２，３３Ｔ２－３，３３Ｔ３－４，３３Ｔ４－５，３３Ｔ５－６，３３Ｔ６－７，３３Ｔ７－８ ターン部、
３４，２３４ 接続線、３４ｕ，３４ｄ，２３４ｄ 斜面部、
３４Ｐ，２３４Ｐ 突出部、２３４ＺＳ 接合部、３４ＰＴ 中央位置、
３４Ｘ 径方向延伸部、３４Ｙ 周方向延伸部、３４Ｚ 軸方向延伸部、
３４ＺＳ 接合部、３５ 固着部、３５Ｍ 断面、４ ベアリング、６０ 回転子、
６１ 回転子鉄心、６２ 回転軸、６３ 永久磁石、７０ インバータ装置、
８０ 接続線供給ツール、８１～８３ 把持爪、８１ｃ 接触面、８３Ｔ 頂点、
９０ マスク、Ｈ１，Ｈ２ 長さ、Ｎ 中性点、Ｒ 突出空間、Ｓ スロット、
Ｗ 導体、Ｘ 径方向、Ｙ 周方向、Ｚ，Ｚ＋，Ｚ－ 軸方向、θ 角度。

Claims (10)

1. 固定子と、前記固定子の内周面に、外周面を対向させて回転可能に支持された回転子とを備える回転電機であって、
   前記固定子は、複数の単位コイルから成る固定子巻線を備え、
   異なる前記単位コイルの端末線同士を前記固定子の軸方向の一端側で接続する接続線は、
   前記固定子の周方向に延びる周方向延伸部と、前記周方向延伸部の両端から前記固定子の径方向に延びる径方向延伸部と、前記径方向延伸部の端部から前記固定子の軸方向上方に延びる軸方向延伸部とを有し、
   前記周方向延伸部には、軸方向上方に向かって突出する、突出部を備える回転電機。
2. 前記突出部は、山形に突出し、
   前記突出部は、軸方向の両側にそれぞれ２つの平坦な斜面部を有し、
   前記斜面部と、前記軸方向に垂直な面とが成す角度は、３０度以上、４５度以下である請求項１に記載の回転電機。
3. 前記接続線は、平角線から成り、
   前記突出部は、前記平角線の長手方向に垂直な断面における厚みの薄い方向に突出するように設けられている請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
4. 前記接続線は、前記単位コイルに使用する導体と同じ材料から成る請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
5. 前記接続線は、複数の前記突出部を有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
6. 前記接続線は、２つの前記単位コイルのそれぞれ２本の前記端末線のうち、
   径方向内側から軸方向上方に立ち上がる内周側端末線同士を周方向に接続する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機の製造方法であって、
   前記接続線は、
   前記突出部を形成した後に前記径方向延伸部及び前記軸方向延伸部を成形する接続線成形工程を有する回転電機の製造方法。
8. ３本の相互間の間隔を収縮可能な把持爪を有する接続線供給ツールを用い、
   前記突出部の軸方向の上方に２本の前記把持爪を、
   前記突出部の軸方向下方に１本の前記把持爪を配置して前記接続線を把持し、
   前記接続線の両端の接合部を、前記端末線の端部接合部に位置合わせする接続線供給工程を有する請求項７に記載の回転電機の製造方法。
9. 前記接続線の前記接合部と、前記端末線の前記端部接合部とが径方向に並ぶように、マスクにて双方の周方向の位置を規制し、さらに、前記接続線の前記接合部と、前記端末線の前記端部接合部とを径方向に固定して前記接続線の前記接合部と、前記端末線の前記端部接合部とを溶接する溶接工程を有する請求項８に記載の回転電機の製造方法。
10. 前記突出部の軸方向下方に備える１本の前記把持爪の軸方向上方の面は、前記突出部の軸方向下方の２つの平坦な斜面部に沿うように構成されている請求項８又は請求項９に記載の回転電機の製造方法。

Images