JP4622556B2 - 回転電機の巻線の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車やトラックに搭載される車両用交流発電機等の回転電機の巻線を製造する回転電機の巻線の製造方法に関する。

近年、安全制御機器等の電気負荷の増加に伴って、車両用交流発電機にはますます発電能力の向上が求められている。このような発電能力向上の要請に応えるものとして、Ｕ字状の電気導体を規則的に並べて固定子のスロット内の電気導体を高占積率化することにより高出力化を図った回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような回転電機では、Ｕ字状の電気導体の各直線部を径方向に並べて互いに周方向反対側に捻った後に固定子鉄心の異なるスロットに挿入し、固定子鉄心の端面から突出した各直線部の先端側を周方向反対側に折り曲げ、さらに異なるスロットから突出した各直線部の先端部同士を接合することにより固定子巻線が形成されている。
特許第３１７８４６８号公報（第４−７頁、図１−１５）

ところで、Ｕ字状の電気導体を用いて形成された固定子巻線を備える従来の回転電機では、固定子鉄心の端面から突出したターン部側の各直線部を互いに周方向反対側に捻っているため、直線部を捻る角度によっては、周方向に隣接する電気導体間の隙間が減少して最悪の場合にはこれらの電気導体同士が接触することになる。一般に、異なるスロットから突出する各直線部は異なる電位を有しており、電位差を有する２つの直線部が接近する部分ではコロナ放電が発生しやすくなるため、電気絶縁の確保が難しい。電気絶縁が不十分でコロナ放電が発生すると、電気導体の損傷や発熱の原因になる。特に、最近では高出力への対応として高電圧化の要求も高まっており、電位差の拡大に伴ってコロナ放電がさらに発生しやすくなっている。コロナ放電を防止するためには、隣接する電気導体の近接箇所に絶縁シートを介在させる手法が有効であるが、特許文献１に示した車両用交流発電機のような回転電機では、小型化・高出力化に伴う高占積率化の要請から固定子鉄心の周方向および径方向に配列された各電気導体間の隙間がほとんどなく、しかも、Ｕ字状の電気導体を捻ったときに各直線部が変形して各直線部間に形成される空間の形状が複雑になるため、電気導体間に絶縁シートを効率よく挿入することができないという問題があった。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、固定子巻線を構成する電気導体間に絶縁シートを効率よく挿入することができる回転電機の巻線の製造方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の回転電機の巻線の製造方法は、Ｕ字状の複数の電気導体を周方向に配置する配列工程と、周方向に配置されて隣接する電気導体のターン部間に絶縁シートを挿入する絶縁シート挿入工程と、ターン部を挟んで配置される電気導体の２つの直線部を周方向反対側に移動させてこれらの周方向距離を広げる直線部移動工程と、直線部移動工程によって周方向反対側に移動させた電気導体の各直線部を、固定子鉄心に形成されたスロットに挿入する電気導体挿入工程と、スロットに挿入された電気導体の反ターン部側を周方向に折り曲げる折り曲げ工程と、折り曲げ工程によって折り曲げられた隣接する電気導体の端部同士を接合する接合工程とを備えている。Ｕ字状の電気導体の各直線部を周方向反対側に移動させる前に、周方向に隣接するターン部を含む電気導体間に絶縁シートが配置されるため、直線部移動工程によるＵ字状電気導体の状態変化に関係なく電気導体間に絶縁シートを効率よく挿入することができる。

また、上述した直線部移動工程は、２つの直線部を周方向反対側に移動させることにより電気導体を変形する捻り工程であることが望ましい。これにより、捻り工程によって電気導体の形状が変形する前に絶縁シートを挿入することが可能になり、捻り工程による電気導体の変形等に関係なく電気導体間に絶縁シートを効率よく挿入することができる。

また、上述した直線部移動工程は、電気導体挿入工程を実施する際の形状にあらかじめ電気導体の形状を成形した後に、２つの直線部をこれらに平行な軸を中心にして相対的に回転させる展開工程であることが望ましい。これにより、展開工程によって電気導体の径方向に対する傾斜状態が変化する前に絶縁シートを挿入することが可能になり、展開工程による電気導体の傾斜変化等に関係なく電気導体間に絶縁シートを効率よく挿入することができる。

また、上述した絶縁シートは、ターン部を含んで固定子鉄心の端面から突出する電気導体の周方向に沿った重なり領域に配置されることが望ましい。これにより、捻り工程によって変形した後の周方向に隣接する電気導体同士が接触する場合であっても、これらの間の電気絶縁を確実に確保することができる。

また、上述した直線部移動工程後に、絶縁シートは、周方向両側に隣接する電気導体によって押圧されることが望ましい。これにより、絶縁シートの保持が容易になるとともに、周方向に隣接する電気導体間の距離を最小にして固定子およびこれを用いた回転電機の小型化を図ることができる。

また、上述した絶縁シートは、電気導体よりも固定子鉄心の径方向に沿って外側に突出した把持領域を有しており、この把持領域を用いて絶縁シートを把持して絶縁シート挿入工程および直線部移動工程が行われることが望ましい。径方向外側に突出した絶縁シートの一部を把持することで、絶縁シート挿入工程と捻り工程における絶縁シートの保持および位置決めが容易となる。

また、上述した絶縁シートは、電気導体よりも固定子鉄心の軸方向に沿って外側に突出する把持領域を有しており、この把持領域を用いて絶縁シートを把持して絶縁シート挿入工程および直線部移動工程が行われることが望ましい。軸方向に突出した絶縁シートの一部を把持することで、絶縁シート挿入工程と直線部移動工程における絶縁シートの保持および位置決めが容易となる。また、直線部移動工程においてターン部を挟んで配置された２本の電気導体を周方向反対側に移動させたときに、絶縁シートの把持領域の周方向位置がほとんど変化しないため、直線部移動工程における絶縁シートの保持および位置決めがさらに容易となる。

また、上述した絶縁シートは、重なり領域に対応した部分とそれ以外の領域に対応した残部とがスリットを介して隔てられた１枚のシート片により形成されていることが望ましい。これにより、少ない面積の絶縁シートによって電気導体間の電気絶縁を行うことができるため通風抵抗の増大を最小に抑えることができ、しかも１枚のシート片によって絶縁シートを構成して部品点数低減によるコストダウンを計ることが可能になる。

また、上述したスリットの一方端はシート片の外周部まで延びており、スリットの他方端近傍のシート片の外周領域が把持領域として設定されており、この把持領域を用いて絶縁シートを把持して絶縁シート挿入工程および直線部移動工程が行われることが望ましい。これにより、形状が安定しにくいスリット付の絶縁シートの把持が容易になり、絶縁シ
ート挿入工程と直線部移動工程における絶縁シートの保持および位置決めがしやすくなる。

また、上述した絶縁シートは、重なり領域に対応した部分とそれ以外の領域に対応した残部のそれぞれに対応した２枚の分割シート片によって形成されていることが望ましい。これにより、電気絶縁に必要な最小の絶縁シートを用いることができるため、さらに通風抵抗の増大を抑えることができる。

また、上述した電気導体挿入工程は、直線部移動工程が終了した後の複数の電気導体の相互の位置を保持して行われることが望ましい。これにより、直線部移動工程後に絶縁シート両側の電気導体間の隙間が減少した場合であってもこれらの間に絶縁シートを容易かつ確実に挿入することができる。

また、上述した固定子鉄心の軸方向端面からターン部側に突出するＵ字状の電気導体は、直線部移動工程後に固定子鉄心の軸方向に対して傾斜する２本の斜行部と、これら２本の斜行部の先端同士が接続されるターン部とを有し、絶縁シートは、ターン部に対して周方向に隣接して配置される第１の分割領域と、斜行部に対応する電気導体に対して周方向に隣接して配置されて第１の分割領域から軸方向に延在する第２の分割領域とを有することが望ましい。第１の分割領域と第２の分割領域とが一体となった一つの部品としての絶縁シートを用いることができるため、第１の分割領域を把持することで絶縁シートの全体を把持することが可能になり、作業性を向上させることができる。

また、上述した絶縁シートは、ターン部に対して径方向に隣接して配置されて第１の分割領域から周方向に延在する第３の分割領域を有することが望ましい。これにより、隣接するターン部間の電気絶縁を確保することが容易となる。

また、上述した絶縁シートは、ターン部に対して径方向に隣接して配置されて第１の分割領域から周方向に延在する第３の分割領域と、斜行部に対応する電気導体に対して径方向に隣接して配置されて第２の分割領域から周方向に延在する第４の分割領域とを有し、第３の分割領域と第４の分割領域は、軸方向に沿ってスリットを介して分割されていることが望ましい。第３および第４の分割領域を備えることで、隣接するターン部同士および隣接する斜行部同士の電気絶縁を確保することができる。また、第３の分割領域と第４の分割領域との間にスリットを設けることにより、直線部移動工程によってターン部と斜行部とが異なる向きに整形されたときに、第３の分割領域と第４の分割領域とが異なる向きに引っ張られて破れることを防止することができる。

また、上述した第１の分割領域と第４の分割領域は、互いに異なる向きに延在していることが望ましい。

また、上述した第２の分割領域は、斜行部の径方向幅よりも広い径方向幅を有し、対応する斜行部から径方向に沿って突出する第１の延長領域を備え、第１の延長領域が直線部移動工程後に周方向に折り曲げられ、斜行部の径方向側面に沿って配置されることが望ましい。これにより、隣接する斜行部間の電気絶縁を確保することが可能になる。

また、上述した直線部移動工程後に、同一の斜行部の径方向に沿った両側に、同一の絶縁シートに含まれる第１の延長領域と第４の分割領域が配置されることが望ましい。これにより、絶縁シートによって斜行部の径方向両側面を覆うことが可能になり、径方向に隣接する斜行部間の電気絶縁を確実に行うことができる。

また、上述した第１の分割領域は、ターン部に対して径方向および軸方向の少なくとも一方に突出する第２の延長領域を備えることが望ましい。これにより、絶縁シートの把持が容易になり、作業性をさらに向上させることができる。

また、上述した第１の分割領域は、ターン部に対して径方向に突出する第２の延長領域を備え、第２の延長領域が直線部移動工程後に周方向に折り曲げられ、ターン部の径方向側面に沿って配置されることが望ましい。これにより、絶縁シートによってターン部の径方向両側面を覆うことが可能になり、径方向に隣接するターン部間の電気絶縁を確実に行うことができる。

また、上述した第２の分割領域は、部分的にくり抜かれた中抜き構造を有することが望ましい。電気導体の径方向に沿った間隔に比べると周方向に沿った間隔の方が広くなるため、電気絶縁確保のためには中抜き構造を採用してもそれほど支障はなく、軽量化を図ることができる。

また、本発明の回転電機の巻線の製造方法は、Ｕ字状の複数の電気導体を周方向に配置する配列工程と、ターン部を挟んで配置される電気導体の２つの直線部を周方向反対側に移動させてこれらの周方向距離を広げる直線部移動工程と、直線部移動工程によって周方向反対側に移動させた電気導体の各直線部を、固定子鉄心に形成されたスロットに挿入する電気導体挿入工程と、スロットに挿入されて固定子鉄心の軸方向端面から突出する電気導体の反ターン部側の直線部に隣接する周方向隣接領域であって、周方向に配置されて隣接する直線部の間に絶縁シートを挿入する絶縁シート挿入工程と、固定子鉄心の軸方向端面から突出する電気導体の反ターン部側の直線部を周方向に折り曲げる折り曲げ工程と、折り曲げ工程によって折り曲げられた隣接する電気導体の端部同士を接合する接合工程とを備えている。Ｕ字状の電気導体の各直線部の先端側（反ターン部側）を周方向反対側に移動させる折り曲げ工程の前に、先端側の電気導体間に絶縁シートが配置されるため、折り曲げ工程によるＵ字状電気導体の状態変化に関係なく電気導体間に絶縁シートを効率よく挿入することができる。

また、上述した絶縁シートは、周方向隣接領域に配置されて電気導体に隣接する周方向領域と、周方向配置領域から連続して径方向に隣接する電気導体の間に配置される径方向領域とを有することが望ましい。これにより、Ｕ字状の電気導体の各直線部の先端側の１本１本を確実に絶縁シートで覆うことができ、隣接する電気導体間の電気絶縁を確実に確保することができる。

また、上述した固定子鉄心の軸方向端面から遠い側の径方向領域の軸方向端部であって、周方向領域と接する部分の角度が、折り曲げ工程終了後に固定子鉄心の軸方向端面とほぼ平行になるように設定されていることが望ましい。これにより、周方向領域に連続する径方向領域の角度が鈍角になるため、折り曲げ工程の際に径方向領域が周方向領域から離れる向きに引っ張られたときに生じる破れを防止することができる。

また、上述した周方向領域は、折り曲げ工程後に固定子鉄心側に隣接する側の電気導体の周方向側面と、固定子鉄心の軸方向端面とに沿って近接配置されることが望ましい。これにより、絶縁シートの位置決めが容易になるとともに、折り曲げ工程の際の絶縁シートのずれの発生を防止することができる。

また、上述した固定子鉄心の軸方向端面に近い径方向領域の軸方向端部は、固定子鉄心の近傍において周方向領域と連続することが望ましい。これにより、径方向領域を固定子鉄心近傍まで広げて電気絶縁を確保可能な面積を拡大することができる。また、電気導体の周方向側面と大きく角度が変化する固定子鉄心の軸方向端面まで径方向領域を広げないことにより、この角部において絶縁シートが複雑に折れ曲がって発生する破れを防止することができる。

また、上述した固定子鉄心の軸方向端面から遠い側の径方向領域の軸方向端部の全体が、折り曲げ工程終了後に固定子鉄心の軸方向端面とほぼ平行になるように設定されていることが望ましい。径方向領域の面積の拡大による確実な電気絶縁の確保とともに、電気導体の先端を露出させることによる接合工程時の電気導体の端部同士の電気的な導通を確保することが可能になる。

また、上述した固定子鉄心の軸方向端面から遠い側の周方向領域の端部は、径方向領域よりも軸方向に沿って延びていることが望ましい。これにより、絶縁シートの把持が容易になる。

また、上述した絶縁シート挿入工程は、周方向に沿って隣接する２つの電気導体間であって周方向に沿ったほぼ中央位置に、固定子鉄心の軸方向端面から遠い側の周方向領域の端部位置を維持して行われることが望ましい。これにより、絶縁シートの挿入が容易になるとともに、折り曲げ工程時に絶縁シートの端部を把持することが可能になる。

また、上述した固定子鉄心の軸方向端面に近い周方向領域の端部は、固定子鉄心の軸方向端面に沿って、折り曲げ工程終了後に固定子鉄心の軸方向端面側において隣接する電気導体まで折り曲げられた端部を有することが望ましい。これにより、絶縁シートの位置決めが容易になるとともに、折り曲げ工程の際の絶縁シートのずれの発生を防止することができる。

また、上述した周方向領域は、折り曲げ工程後に固定子鉄心と反対側に隣接する側の電気導体の周方向側面に沿って近接配置されることが望ましい。

また、上述した固定子鉄心の軸方向端面に近い側の径方向領域の端部であって、周方向領域と接する部分に切り欠きが形成されていることが望ましい。これにより、折り曲げ工程の際に径方向領域と周方向領域の境界部に破れを生じることなく、径方向領域を固定子鉄心側に広げることが可能になる。

また、上述した周方向領域は、折り曲げ工程終了後に固定子鉄心の軸方向端面と反対側において隣接する電気導体の周方向側面と、固定子鉄心の軸方向端面とに沿って近接配置されることが望ましい。これにより、絶縁シートの位置決めが容易になるとともに、折り曲げ工程の際の絶縁シートのずれの発生を防止することができる。

また、上述した周方向領域から遠い側の径方向領域の端部形状を、折り曲げ工程終了後に隣接する他の絶縁シートの形状に一致させることにより、周方向に沿って隣接する２つの絶縁シートの間に生じる隙間を最小にするとともに、これら隣接する２つの絶縁シートを径方向に沿って重複させないことが望ましい。これにより、周方向に隣接する各絶縁シートの径方向領域によって、径方向位置が異なる電気導体間をほぼ隙間がない状態で覆うことができ、径方向に沿った電気導体間の電気絶縁を確実に確保することができる。また、２つの径方向領域を重複させないことにより、複数の電気導体が径方向に膨らむことを防止することができる。

以下、本発明を適用した一実施形態の回転電機の巻線の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。

〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態の回転電機としての車両用交流発電機の全体構成を示す断面図である。図１に示すように、本実施形態の車両用交流発電機１は、固定子２、回転子３、ハウジング４、整流器５等を含んで構成されている。

回転子３は、界磁として作用し、シャフト６と一体になって回転しており、ランデル型ポールコア７、界磁コイル８、スリップリング９、１０、斜流ファン１１および遠心ファン１２を備えている。シャフト６は、プーリ２０に連結されており、車両に搭載された走行用のエンジン（図示せず）により回転駆動される。

ハウジング４は、フロントハウジング４ａとリアハウジング４ｂからなっており、その軸方向端面には吸入孔４１が、外周両肩部には、固定子２の第１コイルエンド群３１ａと第２コイルエンド群３１ｂのそれぞれの径方向外側に対応して冷却風の排出孔４２が設けられている。

整流器５は、固定子２から出力される交流電圧を直流に変換する整流作用を行っており、車両用交流発電機１の反プーリ側の端部に設けられている。

次に、固定子２の詳細について説明する。図２は、固定子２の部分的な断面図であり、固定子鉄心３２のスロット３５内でのセグメント導体３３の配置状態が示されている。また、図３は固定子２に装着されるセグメント導体３３の模式的形状を示す斜視図である。

固定子２は、電機子として作用し、固定子鉄心３２と、固定子鉄心３２に形成された複数のスロット３５内に配置された複数の電気導体としてのセグメント導体３３によって構成された固定子巻線３１と、固定子鉄心３２と固定子巻線３１との間を電気絶縁するインシュレータ３４とを備えている。

図２に示すように、固定子鉄心３２には、内径側に開口を有する複数のスロット３５が形成されている。本実施形態では、回転子３の磁極数に対応して、三相の固定子巻線３１を収容するために、９６個のスロット３５が、等間隔に配置されている。

固定子鉄心３２のスロット３５に装備された固定子巻線３１は、１本１本の電気導体として把握することができ、複数のスロット３５のそれぞれには、偶数本（本実施形態では４本）の電気導体が収容されている。また、一のスロット３５内の４本の電気導体は、固
定子鉄心３２の径方向に関して内側から内端層、内中層、外中層、外端層の順で一列に配列されている。これらの電気導体には、絶縁被膜３７として、ポリアミドイミド等の被膜材が塗布されている。

これら電気導体が所定のパターンで接続されることにより、固定子巻線３１が形成される。なお、本実施形態では、スロット３５内の電気導体は、第１コイルエンド群３１ａ側においては、連続線を配置することにより一端が接続され、また、第２コイルエンド群３１ｂ側においては、接合によって他端が接続される。

各スロット３５内の１本の電気導体は、所定の磁極ピッチ離れた他のスロット３５内の１本の他の電気導体と対をなしている。特に、コイルエンド部における複数の電気導体間の隙間を確保し、整列して配置するために、一のスロット３５内の所定の層の電気導体は、所定の磁極ピッチ離れた他のスロット３５内の他の層の電気導体と対をなしている。

例えば、一のスロット内の内端層の電気導体３３１ａは、固定子鉄心３２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット内の外端層の電気導体３３１ｂと対をなしている。同様に、一のスロット内の内中層の電気導体３３２ａは固定子鉄心３２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット内の外中層の電気導体３３２ｂと対をなしている。そして、これらの対をなす電気導体は、固定子鉄心３２の軸方向の一方の端部において連続線を用いることにより、ターン部３３１ｃ、３３２ｃを経由することで接続される。したがって、固定子鉄心３２の一方の端部においては、外中層の電気導体と内中層の電気導体とを接続する連続線を、外端層の電気導体と内端層の電気導体とを接続する連続線が囲むこととなる。このように、固定子鉄心３２の一方の端部においては、対をなす電気導体の接続部が、同じスロット内に収容された他の対をなす電気導体の接続部により囲まれる。外中層の電気導体と内中層の電気導体との接続により中層コイルエンドが形成され、外端層の電気導体と内端層の電気導体との接続により端層コイルエンドが形成される。

一方、一のスロット３５内の内中層の電気導体３３２ａは、固定子鉄心３２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット３５内の内端層の電気導体３３１ａ’とも対をなしている。同様に、一のスロット３５内の外端層の電気導体３３１ｂ’は、固定子鉄心３２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット３５内の外中層の電気導体３３２ｂと対をなしている。そして、これらの電気導体は固定子鉄心３２の軸方向の他方の端部において接合により接続される。

したがって、固定子鉄心３２の他方の端部においては、外端層の電気導体と外中層の電気導体とを接続する接合部と、内端層の電気導体と内中層の電気導体とを接続する接合部とが、径方向に並んでいる。外端層の電気導体と外中層の電気導体との接続、および内端層の電気導体と内中層の電気導体との接続により隣接層コイルエンドが形成される。このように固定子鉄心３２の他方の端部においては、対をなす電気導体の接続部が、重複することなく並べて配置される。

さらに、複数の電気導体は、ほぼ矩形断面（平角断面）をもった一定の太さの電気導体を所定形状に成形したＵ字状のセグメント導体により提供される。図３に示すように、内端層の電気導体と外端層の電気導体とが、一連の電気導体をほぼＵ字状に成形してなる大セグメント３３１により提供される。また、内中層の電気導体と外中層の電気導体とが一連の電気導体をほぼＵ字状に成形してなる小セグメント３３２により提供される。

大セグメント３３１と小セグメント３３２のそれぞれは、基本となるセグメント導体３３を形成する。そして、セグメント導体３３を規則的にスロット３５に配置して、固定子
鉄心３２の周りを２周するコイルが形成される。

ところで、第１コイルエンド群３１ａを構成する小セグメント３３２および大セグメント３３１の各ターン部を挟んだ電気導体は、固定子鉄心３２の端面から突出した部分が傾斜した斜行部を形成している。このため、周方向に隣接し、同じ向きに傾斜する斜行部間の距離が減少し、最悪の場合には距離が０になって互いに接触する場合がある。本実施形態では、径方向に隣接する斜行部（電気導体）の間に絶縁シート３６が挿入されている。この絶縁シート３６は、ターン部３３１ｃ、３３２ｃを含んで固定子鉄心３２の端面から突出する電気導体の周方向に沿った重なり領域に配置されている。

車両用交流発電機１の発電時には、異なるスロット３５に収容された各電気導体は異なる電位を有している。これらの各電気導体が斜行部において近接する場合に、この近接箇所における各電気導体の隣接間距離が小さく、電位差が大きいと、コロナ放電を発生して絶縁不良に至るおそれがある。しかし、本実施形態の車両用交流発電機１では、一のスロット３５から突出する電気導体の斜行部と他のスロット３５から突出して周方向に沿って隣接する電気導体の斜行部との間に絶縁シート３６が挿入されているため、近接箇所において隣接する電気導体間でのコロナ放電の発生を防止することができる。

次に、固定子巻線３１の製造工程を説明する。

（配列工程）セグメント導体３３は、小セグメント３３２のターン部３３２ｃを大セグメント３３１のターン部３３１ｃが囲むように揃えられた状態で、それぞれの直線部がターン部側捻り治具に挿入される。

（絶縁シート挿入工程）次に、周方向に配置されて隣接する各組の小セグメント３３２および大セグメント３３１の各ターン部間に絶縁シート３６が挿入される。

なお、予め配列された絶縁シートに対しセグメント導体を介挿するようにしてもよい。特に、後述する第２の実施形態においては、初めに絶縁シートをその形状に対応した穴若しくは溝付き治具に挿入後、セグメント導体をターン部よりこの治具穴若しくは溝へ挿入し、第５の分割領域３３６ｇをターン部及びターン部押さえ部材で挟んだ（あるいは周方向導体側面を絶縁紙と一体で串介装又は把持等）状態かつセグメント導体端面を押す（あるいは引く）ことで、セグメント導体と絶縁紙を一体で取り扱うことができ、量産上前記一体組立及び次工程への搬送が容易となる。

（捻り工程）次に、それぞれのターン部３３２ｃ、３３１ｃを挟んで配置された各直線部を異なる方向にターン部側捻り治具を回転させることにより、小セグメント３３２および大セグメント３３１が同時に捻られる。この捻り工程が直線部移動工程に対応している。

図４は、セグメント導体３３のターン部側捻り治具の断面図である。また、図５はターン部側捻り治具の要部を示す斜視図、図６はその部分拡大図である。

図４に示すように、ターン部側捻り治具１００は、内側捻り部１１１および外側捻り部１１２と、これら内側捻り部１１１、外側捻り部１１２をそれぞれ回転駆動する回転駆動機構１１３、１１４と、コントローラ１１５、セグメント押さえ部１１６およびセグメント押し上げ治具１１７、昇降駆動機構１１８等を備えている。

内側捻り部１１１には、大セグメント３３１および小セグメント３３２の各直線部３３１ａ、３３２ａが挿入されて保持されるセグメント挿入穴１２１、１２２が径方向に隣接して設けられている。このセグメント挿入穴１２１、１２２は、固定子２のスロット３５の数に対応した数だけ等間隔で周方向に並べて形成されている。すなわち、本実施形態では、等間隔で周方向に並べられた複数のセグメント挿入穴１２１、１２２が同心円上に形成されている。外側捻り部１１２についても同様であり、等間隔で周方向に並べられた複数のセグメント挿入穴１３１、１３２が同心円上に形成されている。この結果、内側捻り部１１１と外側捻り部１１２には、内側から４個のセグメント挿入穴１２１、１２２、１３１、１３２が並んで形成される。配列工程では、図５に示すように、重ねられた各組の大セグメント３３１と小セグメント３３２とが内側捻り部１１１および外側捻り部１１２
のセグメント挿入穴１２１、１２２、１３１、１３２に周方向に並べてセットされる。

配列工程において全てのセグメント挿入穴１２１、１２２、１３１、１３２に大セグメント３３１と小セグメント３３２が挿入された後、絶縁シート挿入工程では、図６に示すように、周方向に隣接する大セグメント３３１および小セグメント３３２の各組の間に絶縁シート３６が挿入される。この絶縁シート３６は、捻り工程後に、周方向両側に隣接する各直線部（電気導体）によって押圧される。絶縁シート３６の具体的形状については後述する。

その後の捻り工程では、図４に示すように、環状のセグメント押さえ部１１６を上方から降下させて、大セグメント３３１のターン部３３１ｃに当接する。これにより、大セグメント３３１と小セグメント３３２とがセグメント挿入穴１２１、１２２、１３１、１３２から浮き上がることを防止することができる。また、各組の大セグメント３３１のターン部３３１ｃと小セグメント３３２のターン部３３２ｃが当接するセグメント押さえ部１１６には、これらのターン部３３１ｃ、３３２ｃを周方向両側から拘束する拘束部１２０が設けられており、捻り工程においてターン部３３１ｃ、３３２ｃの周方向位置がずれることを防止している。

（電気導体挿入工程）捻り工程によって捻られた後の小セグメント３３２と大セグメント３３１が、周方向に隣接配置された絶縁シート３６を保持した状態を維持しながら、固定子鉄心３２の軸方向端面の一方側から挿入される。その際、大セグメント３３１の一方の電気導体３３１ａは固定子鉄心３２の一のスロット３５の内端層に、小セグメント３３２の一方の電気導体３３２ａは一のスロット３５の内中層に、そして、大セグメント３３１の他方の電気導体３３１ｂは固定子鉄心３２の一のスロット３５から時計方向に１磁極ピッチ離れた他のスロット３５の外端層に、小セグメント３３２の他方の電気導体３３２ｂも他のスロット３５の外中層に挿入される。

図７は、電気導体挿入工程の概略を示す図である。図７に示すように、大セグメント３３１と小セグメント３３２とが揃えられた状態で、かつ、それぞれのターン部３３２ｃ、３３１ｃの周方向の隣接空間に絶縁シート３６を保持した状態で、異なる２つのスロット３５に挿入される。その結果、図２に示すように一のスロット３５には内端層側から、上述した電気導体として直線部３３１ａ、３３２ａ、３３２ｂ’、３３１ｂ’が一列に配置される。ここで、直線部３３２ｂ’、３３１ｂ’は、１磁極ピッチずれた他のスロット３５内の電気導体と対をなしている大小のセグメントの直線部である。

なお、図７では、ターン部３３２ｃ、３３１ｃが重ねられた一組の小セグメント３３２と大セグメント３３１とこれらの周方向片側に隣接する絶縁シート３６のみを図示したが、この電気導体挿入工程では、固定子鉄心３２に形成された全てのスロット３５に対して同時に小セグメント３３２、大セグメント３３１および絶縁シート３６が挿入される。例えば、全てのターン部３３２ｃ、３３１ｃが周方向両側面から拘束されて各セグメント導体３３が絶縁シート３６を保持した状態を維持しながらターン部側捻り治具１００から同時に取り出され、固定子鉄心３２の各スロット３５に挿入される。

（折り曲げ工程）挿入工程が終了した後、第２コイルエンド群３１ｂにおいて、端層側に位置している直線部３３１ａ、３３１ｂは、大セグメント３３１が開く方向に接合部３３１ｄ、３３１ｅが半磁極ピッチ分捻られて折り曲げられる。そして、中層に位置している直線部３３２ａ、３３２ｂは、小セグメント３３２が閉じる方向に接合部３３２ｄ、３３２ｅが半磁極ピッチ分捻られて折り曲げられる。その結果、第２コイルエンド群３１ｂにおいては、径方向に隣接する電気導体は周方向の逆向きに傾斜する。以上の構成を、全てのスロット３５のセグメント導体３３について繰り返す。

（接合工程）そして、第２コイルエンド群３１ｂにおいて、外端層の接合部３３１ｅと外中層の接合部３３２ｅ、並びに内中層の接合部３３２ｄと内端層の接合部３３１ｄとが、溶接、超音波溶着、アーク溶接、ろう付け等の手段によって電気的導通を得るように接合される。

次に、絶縁シート３６の具体的な形状について説明する。図６に示すように、絶縁シート３６は、スリット３６Ｃを有する１枚のシート片によって形成されている。この絶縁シート３６は、スリット３６Ｃを挟んで電気導体の重なり領域に対応する部分シート片３６Ａと、その残部としての部分シート片３６Ｂとを有している。また、スリット３６Ｃの一方端はシート片の外周部まで延びており、スリット３６Ｃの他方端近傍のシート片の外周領域が把持領域（図８に示す領域Ｈ）として設定されており、この把持領域を用いて絶縁シートを把持して絶縁シート挿入工程および捻り工程が行われている。

図８は、捻り工程によって変形した絶縁シート３６の形状を示す模式的な平面図である。また、図９は捻り工程によって変形した絶縁シート３６の形状を示す模式的な周方向に沿った投影図である。これらの図に示すように、大セグメント３３１は、直線部３３１ａ、３３１ｂからターン部３３１ｃに向かって延びる斜行部３３１ｆ、３３１ｇを有しており、これらの斜行部３３１ｆ、３３１ｇと、隣接するスロット３５に対応する斜行部３３１ｆ、３３１ｇとの間が部分的に重なって重なり領域が形成される。同様に、小セグメント３３２は、直線部３３２ａ、３３２ｂからターン部３３２ｃに向かって延びる斜行部３３２ｆ、３３２ｇを有しており、これらの斜行部３３２ｆ、３３２ｇと、隣接するスロット３５に対応する斜行部３３２ｆ、３３２ｇとの間が部分的に重なって重なり領域が形成される。一方の部分シート片３６Ａは、斜行部３３１ｇおよび斜行部３３２ｇに対応する重なり領域に対応しており、これらの重なり領域を挟んで互いに近接する斜行部３３１ｇ同士および斜行部３３２ｇ同士の電気絶縁を確保するために用いられる。また、他方の部分シート片３６Ｂによって、周方向に隣接するターン部３３１ｃ同士およびターン部３３２ｃ同士の間を隔てることにより、これらのターン部の電気導体が互いに接近した場合の電気絶縁を図ることが可能になる。

ところで、上述した説明では、２つの部分シート片３６Ａ、３６Ｂを含む１枚のシート片によって絶縁シート３６を形成したが、図１０および図１１に示すように、これら２つの部分シート片３６Ａ、３６Ｂを別々の分割シート片１３６Ａ、１３６Ｂとして全体で絶縁シート１３６を形成するようにしてもよい。

このように、本実施形態の車両用交流発電機１では、Ｕ字状のセグメント導体３３の各直線部を周方向反対側に捻る前に、周方向に隣接するターン部を含む電気導体間に絶縁シート３６が配置されるため、捻り工程によるＵ字状電気導体の変形等に関係なく電気導体間に絶縁シート３６を効率よく挿入することができる。

また、この絶縁シート３６は、ターン部を含んで固定子鉄心３２の端面から突出する電気導体（斜行部）の周方向に沿った重なり領域に配置されているため、捻り工程によって変形した後の周方向に隣接する電気導体同士が接触する場合であっても、これらの間の電気絶縁を確実に確保することができる。

また、上述した捻り工程後に、絶縁シートは、周方向両側に隣接する電気導体によって押圧されるため、絶縁シート３６の保持が容易になるとともに、周方向に隣接する電気導体間の距離を最小にして固定子２およびこれを用いた車両用交流発電機１の小型化を図ることができる。

また、絶縁シート３６は、重なり領域に対応した部分とそれ以外の領域に対応した残部とがスリット３６Ｃを介して隔てられた１枚のシート片により形成されており、少ない面積の絶縁シート３６によって電気導体間の電気絶縁を行うことができるため通風抵抗の増大を最小に抑えることができ、しかも１枚のシート片によって絶縁シート３６を構成して部品点数低減によるコストダウンを計ることが可能になる。特に、スリット３６Ｃの一方端はシート片の外周部まで延びており、スリット３６Ｃの他方端近傍のシート片の外周領域が把持領域として設定されており、この把持領域を用いて絶縁シートを把持して絶縁シート挿入工程および捻り工程が行われている。これにより、形状が安定しにくいスリット付の絶縁シート３６の把持が容易になり、絶縁シート挿入工程と捻り工程における絶縁シート３６の保持および位置決めがしやすくなる。

あるいは、１枚のシート片からなる絶縁シート３６の代わりに、重なり領域に対応した部分シート片１３６Ａとそれ以外の残部に対応した部分シート片１３６Ｂのそれぞれからなる２枚の分割シート片によって形成された絶縁シート１３６を用いるようにしてもよい。これにより、本当に電気絶縁に必要な最小面積の絶縁シート１３６を用いることができるため、さらに通風抵抗の増大を抑えることができる。

また、電気導体挿入工程は、捻り工程において形状が変形した複数の電気導体の相互の位置を保持して行われるため、捻り工程後に絶縁シート３６の両側の電気導体間の隙間が減少した場合であってもこれらの間に絶縁シート３６を容易かつ確実に挿入することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、ターン部と斜行部のそれぞれに別々の部分シート片あるいは別々の分割シート片を対応させて電気絶縁を図ったが、１枚の単純な形状を有するシート片によって実現した絶縁シートを用いるようにしてもよい。

図１１は、絶縁シートの他の例を示す図である。図１１に示すように、単純な山形形状を有する絶縁シート２３６を用いるようにしてもよい。この場合に、セグメント導体３３よりも固定子鉄心３２の径方向に沿って外側に突出した部分を把持領域Ｈ１として設定し、この把持領域Ｈ１を用いて絶縁シート２３６を把持して絶縁シート挿入工程および捻り工程を行うようにしてもよい。径方向外側に突出した絶縁シート２３６の一部を把持することで、絶縁シート挿入工程と捻り工程における絶縁シートの保持および位置決めが容易となる。あるいは、セグメント導体３３よりも固定子鉄心３２の軸方向に沿って突出する部分を把持領域Ｈ２として設定し、この把持領域Ｈ２を用いて絶縁シート２３６を把持して絶縁シート挿入工程および捻り工程を行うようにしてもよい。軸方向に突出した絶縁シート２３６の一部を把持することで、絶縁シート挿入工程と捻り工程における絶縁シートの保持および位置決めが容易となる。また、捻り工程においてターン部３３１ｃ、３３２ｃを挟んで配置された２本の直線部（電気導体）を周方向反対側に捻ったときに、絶縁シート２３６の把持領域Ｈ２の周方向位置がほとんど変化しないため、捻り工程における絶縁シート２３６の保持および位置決めがさらに容易となる。

また、上述した実施形態では、絶縁シート挿入工程の後に行われる捻り工程において、絶縁シート３６が挿入された各ターン部側の小セグメント３３２および大セグメント３３１を周方向に沿って捻って変形させたが、絶縁シート挿入工程を行う前にターン部近傍のセグメント形状を所定形状に形成しておいて、絶縁シート挿入工程の後の捻り工程の代わりに、セグメント導体の各直線部に平行な軸を中心にして各直線部を相対的に回転させることにより各直線部の周方向に沿った距離を広げる展開工程を実施するようにしてもよい。この展開工程が直線部移動工程の他の例に相当する。

図１３および図１４は、捻り工程の代わりに行われる展開工程の説明図である。図１３には配列工程が終了した時点での状態が、図１４には展開工程実施後の状態が示されている。なお、説明を簡単にするために、周方向に沿って１種類のセグメント導体３３が配列される場合が示されている。また、実際には、固定子鉄心３２のスロット３５の数と同数のセグメント導体３３が周方向に沿って配置されるが、これらの図ではそのうちの２本のセグメント導体３３のみが示されている。

図１３および図１４に示す展開治具４００は、外周近傍で周方向に沿った複数の挿入孔４２１が形成された円柱部材４１１と、径方向に長い長孔４３１が周方向に沿って複数形成された円筒部材４１２とを備えている。展開工程では、あらかじめ所定形状に成形されたセグメント導体３３の一方の直線部が円柱部材４１１の挿入孔４２１に挿入され、他方の直線部が円筒部材４１２の長孔４３１にそれぞれ挿入される（図１３）。その後、円柱部材４１１を反時計回り方向に、円筒部４１２を時計回り方向にそれぞれ回転させる。これにより、セグメント導体３３は一方の直線部を中心に他方の直線部が相対的に回転し、その後の電気導体挿入工程においてそのままの状態を維持しながら固定子鉄心３２に挿入することが可能になる。

図１５は、配列工程（図１３）と展開工程（図１４）の間に行われる絶縁シート挿入工程の説明図である。図１５において、配列工程終了後のセグメント導体３３の状態が点線で示されており、展開工程終了後のセグメント導体３３の状態が実線で示されている。図１５に示すように、配列工程終了後に、周方向に隣接するセグメント導体の各ターン部間に絶縁シート３６を挿入する絶縁シート挿入工程が実施される。展開工程終了時には、周方向に隣接するセグメント導体の各ターン部間にはある程度大きな隙間が形成されており、この隙間に絶縁シート３６が挿入される。その後、展開工程においてセグメント導体の各直線部を周方向に沿って広げるようにセグメント導体３３を回転させると、絶縁シート３６が挿入された隙間が狭くなる。

このように、展開工程によってセグメント導体３３の径方向に対する傾斜状態が変化する前に絶縁シート３６を挿入することが可能になり、展開工程によるセグメント導体３３の傾斜変化等に関係なくセグメント導体３３間に絶縁シート３６を効率よく挿入することができる。

〔第２の実施形態〕
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態の回転電機としての車両用交流発電機では、図３等に示した小セグメント３３２が径方向に３組備わった固定子が用いられるとともに、第１の実施形態と異なる形状の絶縁シート３３６が用いられている。

図１６は、配列工程が終了した後の本実施形態の電気導体の配置を示す図であり、径方向に沿って配置された３つの小セグメント３３２が示されている。図１７は、図１６に示した電気導体を径方向外側から見た側面図である。

上述した第１の実施形態では、重ねられた一組の大セグメント３３１と小セグメント３３２に含まれる４本の電気導体３３１ａ、３３１ｂ、３３２ａ、３３２ｂは、配列工程終了後に径方向に沿って一直線上に並んで配置されたが、本実施形態では、図１６に示すように、小セグメント３３２に含まれる２本の電気導体３３２ａ、３３２ｂは、配列工程の前に実施される予備捻り工程においてあらかじめ周方向に沿って所定量（例えば１スロットピッチ以下）捻られている。また、この予備捻り工程において、ターン部３３２ｃの周方向側面の向きが、径方向に対して所定角度傾斜した状態になっている。

図１８は、本実施形態で用いられる絶縁シート３３６の概略形状を示す斜視図である。図１８に示すように、本実施形態の絶縁シート３３６は、ターン部３３２ｃに対して周方向に隣接して配置される第１の分割領域３３６ａと、このターン部３３２ｃから延びる２本の斜行部に対応する電気導体（捻り工程が実施される前であって２本の斜行部となる前の２本の電気導体）に対して周方向に隣接して配置されて第１の分割領域３３６ａから軸方向に延在する第２の分割領域３３６ｂとを有する。これら第１および第２の分割領域３３６ａ、３３６ｂは、連結部３３６ｅを介して一体となっている。これにより、第１の分割領域３３６ａと第２の分割領域３３６ｂとが一体となった一つの部品としての絶縁シート３３６を用いることができるため、第１の分割領域３３６ａを把持することで絶縁シート３３６の全体を把持することが可能になり、絶縁シート３３６を小セグメント３３２の間に挿入する際に作業性を向上させることができる。

また、図１８に示すように、絶縁シート３３６は、ターン部３３２ｃに対して径方向に隣接して配置されて第１の分割領域３３６ａから周方向に延在する第３の分割領域３３６ｃと、斜行部に対応する電気導体に対して径方向に隣接して配置されて第２の分割領域３３６ｂから周方向に延在する第４の分割領域３３６ｄとを有する。これら第３の分割領域３３６ｃと第４の分割領域３３６ｄは、軸方向に沿ってスリット３３６ｆを介して分割されている。なお、スリット３３６ｆは、図１８に示すように、第３の分割領域３３６ｃと第４の分割領域３３６ｄを完全に分離する場合の他に、一部を残してそれ以外の領域を分割する場合も含まれている。第３および第４の分割領域３３６ｃ、３３６ｄを備えることで、隣接するターン部３３２ｃ同士および隣接する斜行部同士の電気絶縁を確保することができる。また、第３の分割領域３３６ｃと第４の分割領域３３６ｄとの間にスリット３３６ｆを設けることにより、直線部移動工程によってターン部３３２ｃと斜行部のそれぞれの周方向側面が異なる向きに整形されたときに、第３の分割領域３３６ｃと第４の分割領域３３６ｄとが異なる向きに引っ張られて絶縁シート３３６が破れることを防止することができる。

また、絶縁シート３３６は、ターン部３３２ｃの軸方向端部を覆うように第１の分割領域３３６ａから周方向に延在する第５の分割領域３３６ｇを有する。第５の分割領域３３６ｇは、絶縁シート挿入工程において絶縁シート３３６を挿入した際にこの絶縁シート３３６の軸方向に沿った位置決めを行うためのものである。

図１９は、複数の絶縁シートとセグメント導体を組み付け整列した後の状態を示す平面図であり、周方向に隣接する小セグメント３３２の間に絶縁シート３３６が挿入された状態が示されている。また、図２０は図１９に示した絶縁シート３３６と小セグメント３３２を径方向外側から見た側面図である。図２１は、捻り工程を実施した後の状態を示す平面図である。図２２は、図２１に示した絶縁シート３３６と小セグメント３３２を径方向外側から見た側面図である。なお、図１９〜図２２では、見やすくするために１組の小セグメント３３２および絶縁シート３３６について示されている。

図１９に示すように、第２の分割領域３３６ｂは、斜行部に対応する電気導体の径方向幅よりも広い径方向幅を有し、対応する斜行部から径方向に沿って突出する第１の延長領域３３６ｈを備えている。この第１の延長領域３３６ｈが直線部移動工程において周方向に移動する斜行部によって周方向に折り曲げられ、図２１に示すように、斜行部の径方向側面に沿って配置される。特に、直線移動工程後に、同一の斜行部の径方向に沿った両側に、同一の絶縁シート３３６に含まれる第１の延長領域３３６ｈと第４の分割領域３３６ｄを配置することにより、径方向に隣接する斜行部間の電気絶縁を確実に行うことができる。

また、第１の分割領域３３６ａは、ターン部３３２ｃに対して径方向および軸方向の少なくとも一方に突出する第２の延長領域３３６ｋを備えている。なお、図１９に示す例では、第２の延長領域３３６ｋは径方向に突出しているが、軸方向に突出するようにしてもよい。これにより、絶縁シート３３６の把持が容易になり、作業性をさらに向上させることができる。

上述した径方向に突出する第２の延長領域３３６ｋは、直線部移動工程後に周方向に折り曲げられ、ターン部３３２ｃの径方向側面に沿って配置される。これにより、絶縁シート３３６によってターン部３３２ｃの径方向両側面を覆うことが可能になり、径方向に隣接するターン部３３２ｃ間の電気絶縁を確実に行うことができる。

図２３は、図１８に示した絶縁シートの変形例を示す図である。図２３に示すように、部分的にくり抜かれた中抜き構造３３６ｍを有する第２の分割領域３３６ｂを用いるようにしてもよい。電気導体の径方向に沿った間隔に比べると周方向に沿った間隔の方が広くなるため、電気絶縁確保のためには中抜き構造３３６ｍを採用してもそれほど支障はなく、軽量化を図ることができる。

図２４は、絶縁シートの他の変形例を示す斜視図である。図２４に示す絶縁シート４３６は、第１の分割領域４３６ａ、第２の分割領域４３６ｂ、第３の分割領域４３６ｃ、第４の分割領域４３６ｄを有する。図１８等に示した絶縁シート３３６が図１９に示すように小セグメント３３２に対して時計回り方向の上流側（図１９の紙面において小セグメントの右側）に密着するように挿入されるのに対し、図２４に示した絶縁シート４３６は、小セグメント３３２に対して時計回り方向の下流側に密着するように挿入される点が相違する。なお、図２４において、４３６ａ、４３６ｂ等に含まれる符号「ａ」、「ｂ」、…は、図１８に示す絶縁シート３３６に含まれる各部に付された符号（３３６ａ等）に対応しており、機能的に同一であることを示している。

図２５は、配列工程の後に絶縁シート挿入工程を実施した後の状態を示す平面図であり、周方向に隣接する小セグメント３３２の間に絶縁シート４３６が挿入された状態が示されている。また、図２６は図２５に示した絶縁シート４３６と小セグメント３３２を径方向外側から見た側面図である。図２７は、捻り工程を実施した後の状態を示す平面図である。図２８は、図２７に示した絶縁シート４３６と小セグメント３３２を径方向外側から見た側面図である。なお、図２５〜図２８では、見やすくするために１組の小セグメント３３２および絶縁シート４３６について示されている。図２７に示すように、捻り工程の後に、第１の分割領域４３６ａと第４の分割領域４３６ｄは、互いに異なる向きに延在している。

〔第３の実施形態〕
ところで、上述した第１および第２の実施形態では、セグメント導体のターン部側、すなわち、固定子巻線３１のリア側の第１のコイルエンド群３１ａに絶縁シートを挿入する場合について説明したが、同じように、フロント側の第２のコイルエンド群３１ｂに絶縁シートを挿入するようにしてもよい。但し、この場合には、第１および第２の実施形態において配列工程と捻り工程の間に行っていた絶縁シート挿入工程を、電気導体挿入工程と折り曲げ工程の間に移動させる必要がある。

図２９は、第３の実施形態で用いられる絶縁シートの形状を示す斜視図である。また、図３０は電気導体挿入工程の後に行われる絶縁シート挿入工程の概略を示す側面図である。これらの図に示すように、本実施形態の絶縁シート５３６は、固定子鉄心３２の軸方向端面から反ターン部側に突出した電気導体に対して周方向隣接領域に配置される周方向領域５３６ａと、周方向領域５３６ａから連続して、径方向に隣接する電気導体の間に配置される径方向領域５３６ｂとを有する。固定子鉄心３２側の周方向領域５３６ａの下端部は、径方向領域５３６ｂと同じ側にほぼ９０度折り曲げられている。この絶縁シート５３６は、固定子鉄心３２の軸方向端面から突出する各電気導体毎に挿入される。例えば、図３０では第１の実施形態の大セグメント３３１に含まれる電気導体３３１ａがスロット間隔で周方向に配置され、それぞれの電気導体３３１ａに対応するように絶縁シート５３６が挿入される。このように、電気導体の先端側（反ターン部側）の１本１本を確実に絶縁シート５３６で覆うことにより、隣接する電気導体間の電気絶縁を確実に確保することができる。

図３１は、折り曲げ工程において電気導体を周方向に捻った状態を示す図である。図３１に示すように、固定子鉄心３２の軸方向端面から遠い側の径方向領域５３６ｂの軸方向端部であって、周方向領域５３６ａと接する部分の角度が、折り曲げ工程終了後に固定子鉄心３２の軸方向端面とほぼ平行になるように設定されている。これにより、周方向領域５３６ａに連続する径方向領域５３６ｂの角度が鈍角になるため、折り曲げ工程の際に径方向領域５３６ｂが周方向領域５３６ａから離れる向きに引っ張られたときに生じる破れを防止することができる。

また、周方向領域５３６ａは、折り曲げ工程後に固定子鉄心側に隣接する側の電気導体（図３１では周方向領域５３６ａの下側に配置された電気導体）の周方向側面と、固定子鉄心３２の軸方向端面とに沿って近接配置されている。このように、周方向領域５３６ａの全体を電気導体の周方向側面と固定子鉄心３２の軸方向端面の両方に密接させることにより、絶縁シート５３６の位置決めが容易になるとともに、折り曲げ工程の際の絶縁シート５３６のずれの発生を防止することができる。例えば、固定子鉄心３２の軸方向端面の表面であって隣接する電気導体間に串歯状の軸を径方向に沿って挿入して周方向領域５３６ａの端部を拘束した状態で折り曲げ工程を実施することにより、折り曲げ工程における絶縁シート５３６の位置ずれを確実に防止することができる。

また、固定子鉄心３２の軸方向端面に近い径方向領域５３６ｂの軸方向端部５３６ｃは、固定子鉄心３２の近傍（図３１では固定子鉄心３２の軸方向端面に一致する位置）において周方向領域５３６ａと連続している。これにより、径方向領域５３６ｂを固定子鉄心３２近傍まで広げて電気絶縁を確保可能な面積を拡大することができる。また、電気導体の周方向側面と大きく角度が変化する固定子鉄心３２の軸方向端面まで径方向領域を広げないことにより、この角部において絶縁シート５３６が複雑に折れ曲がって発生する破れを防止することができる。

また、固定子鉄心３２の軸方向端面から遠い側の径方向領域５３６ｂの軸方向端部の全体が、折り曲げ工程終了後に固定子鉄心３２の軸方向端面とほぼ平行になるように設定されている。径方向領域５３６ｂの面積の拡大による確実な電気絶縁の確保とともに、電気導体の先端を露出させることによる接合工程時の電気導体の端部同士の電気的な導通を確保することが可能になる。

また、固定子鉄心３２の軸方向端面から遠い側の周方向領域５３６ａの端部は、径方向領域５３６ｂよりも軸方向に沿って延びている。これにより、絶縁シート５３６の把持が容易になる。

図３２は、第３の実施形態で用いられる絶縁シートの変形例を示す斜視図である。また、図３３は図３２に示す絶縁シートを用いた電気導体挿入工程の後に行われる絶縁シート挿入工程の概略を示す側面図である。これらの図に示すように、本実施形態の絶縁シート６３６は、固定子鉄心３２の軸方向端面から反ターン部側に突出した電気導体に対して周方向隣接領域に配置される周方向領域６３６ａと、周方向領域６３６ａから連続して、径方向に隣接する電気導体の間に配置される径方向領域６３６ｂとを有する。固定子鉄心３２側の周方向領域６３６ａの下端部は、径方向領域６３６ｂと反対側にほぼ９０度折り曲げられている。

図３３に示すように、絶縁シート挿入工程は、周方向に沿って隣接する２つの電気導体間であって周方向に沿ったほぼ中央位置に、固定子鉄心３２の軸方向端面から遠い側の周方向領域６３６ａの端部位置を維持して行われる。これにより、絶縁シート６３６の挿入が容易になるとともに、折り曲げ工程時に絶縁シート６３６の端部を把持することが可能になる。

図３４は、折り曲げ工程において電気導体を周方向に捻った状態を示す図である。固定子鉄心３２の軸方向端面に近い径方向領域６３６ｂの端部は、固定子鉄心３２の軸方向端面に沿って、折り曲げ工程終了後に固定子鉄心の軸方向端面側において隣接する電気導体まで折り曲げられた端部を有するため、絶縁シート６３６の位置決めが容易になるとともに、折り曲げ工程の際の絶縁シート６３６のずれの発生を防止することができる。

また、図３４に示すように、径方向領域６３６ｂは、折り曲げ工程後に固定子鉄心３２と反対側に隣接する側の電気導体（図３４では周方向領域６３６ａの上側に配置された電気導体）の周方向側面に沿って近接配置されている。

また、図３２に示すように、固定子鉄心３２の軸方向端面に近い側の径方向領域６３６ｂの端部であって、周方向領域６３６ａと接する部分に切り欠き６３６ｃが形成されている。これにより、図３４に示すように、折り曲げ工程の際に、径方向領域６３６ｂと周方向領域６３６ａの境界部に破れを生じることなく、径方向領域６３６ｂを固定子鉄心３２側に広げることが可能になる。

なお、図３２〜図３４では、周方向に隣接する２つの電気導体のほぼ中間位置に周方向領域６３６ａが配置された絶縁シート６３６について説明したが、径方向領域側に配置された電気導体に周方向領域を密着させた絶縁シートを用いるようにしてもよい。

図３５は、径方向領域側に配置された電気導体に周方向領域を密着させた絶縁シートを用いて折り曲げ工程を行った状態を示す図である。図３５に示す絶縁シート７３６の周方向領域７３６ａは、折り曲げ工程終了後に固定子鉄心３２の軸方向端面と反対側において隣接する電気導体の周方向側面と、固定子鉄心３２の軸方向端面とに沿って近接配置されている。これにより、絶縁シート７３６の位置決めが容易になるとともに、折り曲げ工程の際の絶縁シート７３６のずれの発生を防止することができる。

また、第３の実施形態で用いられる各絶縁シートでは、周方向領域から遠い側の径方向領域の端部形状を、折り曲げ工程終了後に隣接する他の絶縁シートの形状に一致させることにより、周方向に沿って隣接する２つの絶縁シートの間に生じる隙間を最小にするとともに、これら隣接する２つの絶縁シートを径方向に沿って重複させないようにしている。これにより、周方向に隣接する各絶縁シートの径方向領域によって、径方向位置が異なる電気導体間をほぼ隙間がない状態で覆うことができ、径方向に沿った電気導体間の電気絶縁を確実に確保することができる。また、２つの径方向領域を重複させないことにより、複数の電気導体が径方向に膨らむことを防止することができる。

第１の実施形態の回転電機としての車両用交流発電機の全体構成を示す断面図である。 固定子の部分的な断面図である。 固定子に装着されるセグメント導体の模式的形状を示す斜視図である。 セグメント導体のターン部側捻り治具の断面図である。 ターン部側捻り治具の要部を示す斜視図である。 ターン部側捻り治具の要部を示す部分拡大図である。 電気導体挿入工程の概略を示す図である。 捻り工程によって変形した絶縁シートの形状を示す模式的な平面図である。 捻り工程によって変形した絶縁シートの形状を示す模式的な周方向に沿った投影図である。 変形例の絶縁シートの形状を示す模式的な平面図である。 変形例の絶縁シートの形状を示す模式的な周方向に沿った投影図である。 変形例の絶縁シートの形状を示す図である。 捻り工程の代わりに行われる展開工程の説明図である。 捻り工程の代わりに行われる展開工程の説明図である。 配列工程と展開工程の間に行われる絶縁シート挿入工程の説明図である。 配列工程が終了した後の第２の実施形態の電気導体の配置を示す図である。 図１６に示した電気導体を径方向外側から見た側面図である。 本実施形態で用いられる絶縁シートの概略形状を示す斜視図である。 複数の絶縁シートとセグメント導体を組み付け整列した後の状態を示す平面図である。 図１９に示した絶縁シートと小セグメントを径方向外側から見た側面図である。 捻り工程を実施した後の状態を示す平面図である。 図２１に示した絶縁シートと小セグメントを径方向外側から見た側面図である。 図１８に示した絶縁シートの変形例を示す図である。 絶縁シートの他の変形例を示す斜視図である。 配列工程の後に絶縁シート挿入工程を実施した後の状態を示す平面図である。 図２５に示した絶縁シートと小セグメントを径方向外側から見た側面図である。 捻り工程を実施した後の状態を示す平面図である。 図２７に示した絶縁シートと小セグメントを径方向外側から見た側面図である。 第３の実施形態で用いられる絶縁シートの形状を示す斜視図である。 電気導体挿入工程の後に行われる絶縁シート挿入工程の概略を示す側面図である。 折り曲げ工程において電気導体を周方向に捻った状態を示す図である。 絶縁シートの変形例を示す斜視図である。 図３２に示す絶縁シートを用いた電気導体挿入工程の後に行われる絶縁シート挿入工程の概略を示す側面図である。 折り曲げ工程において電気導体を周方向に捻った状態を示す図である。 径方向領域側に配置された電気導体に周方向領域を密着させた絶縁シートを用いて折り曲げ工程を行った状態を示す図である。

符号の説明

１ 車両用交流発電機
２ 固定子
３ 回転子
４ ハウジング
５ 整流器
３２ 固定子鉄心
３３ セグメント導体
３５ スロット
３６ 絶縁シート
１００ ターン部側捻り治具
１１１ 内側捻り部
１１２ 外側捻り部
１１３、１１４ 回転駆動機構
１１５ コントローラ
１１６ セグメント押さえ部
１１７ セグメント押し上げ治具
１１８ 昇降駆動機構

Claims (33)

1. Ｕ字状の複数の電気導体を周方向に配置する配列工程と、
   周方向に配置されて隣接する前記電気導体のターン部間に絶縁シートを挿入する絶縁シート挿入工程と、
   前記ターン部を挟んで配置される前記電気導体の２つの直線部を周方向反対側に移動させてこれらの周方向距離を広げる直線部移動工程と、
   前記直線部移動工程によって周方向反対側に移動させた前記電気導体の各直線部を、固定子鉄心に形成されたスロットに挿入する電気導体挿入工程と、
   前記スロットに挿入された前記電気導体の反ターン部側を周方向に折り曲げる折り曲げ工程と、
   前記折り曲げ工程によって折り曲げられた隣接する前記電気導体の端部同士を接合する接合工程と、
   を備えることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
2. 請求項１において、
   前記直線部移動工程は、前記２つの直線部を周方向反対側に移動させることにより前記電気導体を変形する捻り工程であることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
3. 請求項１において、
   前記直線部移動工程は、前記電気導体挿入工程を実施する際の形状にあらかじめ前記電気導体の形状を成形した後に、前記２つの直線部をこれらに平行な軸を中心にして相対的に回転させる展開工程であることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記絶縁シートは、前記ターン部を含んで前記固定子鉄心の端面から突出する前記電気導体の周方向に沿った重なり領域に配置されることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
5. 請求項４において、
   前記直線部移動工程後に、前記絶縁シートは、周方向両側に隣接する前記電気導体によって押圧されることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
6. 請求項４において、
   前記絶縁シートは、前記電気導体よりも前記固定子鉄心の径方向に沿って外側に突出した把持領域を有しており、この把持領域を用いて前記絶縁シートを把持して前記絶縁シート挿入工程および前記直線部移動工程が行われることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
7. 請求項４において、
   前記絶縁シートは、前記電気導体よりも前記固定子鉄心の軸方向に沿って外側に突出する把持領域を有しており、この把持領域を用いて前記絶縁シートを把持して前記絶縁シート挿入工程および前記直線部移動工程が行われることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
8. 請求項４において、
   前記絶縁シートは、前記重なり領域に対応した部分とそれ以外の領域に対応した残部とがスリットを介して隔てられた１枚のシート片により形成されていることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
9. 請求項８において、
   前記スリットの一方端は前記シート片の外周部まで延びており、前記スリットの他方端近傍の前記シート片の外周領域が把持領域として設定されており、この把持領域を用いて前記絶縁シートを把持して前記絶縁シート挿入工程および前記直線部移動工程が行われることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
10. 請求項４において、
    前記絶縁シートは、前記重なり領域に対応した部分とそれ以外の領域に対応した残部のそれぞれに対応した２枚の分割シート片によって形成されていることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
11. 請求項１〜１０のいずれかにおいて、
    前記電気導体挿入工程は、前記直線部移動工程が終了した後の前記複数の電気導体の相互の位置を保持して行われることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
12. 請求項１において、
    前記固定子鉄心の軸方向端面から前記ターン部側に突出するＵ字状の前記電気導体は、前記直線部移動工程後に前記固定子鉄心の軸方向に対して傾斜する２本の斜行部と、これら２本の斜行部の先端同士が接続される前記ターン部とを有し、
    前記絶縁シートは、前記ターン部に対して周方向に隣接して配置される第１の分割領域と、前記斜行部に対応する前記電気導体に対して周方向に隣接して配置されて前記第１の分割領域から軸方向に延在する第２の分割領域とを有することを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
13. 請求項１２において、
    前記絶縁シートは、前記ターン部に対して径方向に隣接して配置されて前記第１の分割領域から周方向に延在する第３の分割領域を有することを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
14. 請求項１２において、
    前記絶縁シートは、前記ターン部に対して径方向に隣接して配置されて前記第１の分割領域から周方向に延在する第３の分割領域と、前記斜行部に対応する前記電気導体に対して径方向に隣接して配置されて前記第２の分割領域から周方向に延在する第４の分割領域とを有し、
    前記第３の分割領域と前記第４の分割領域は、軸方向に沿ってスリットを介して分割されていることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
15. 請求項１４において、
    前記第１の分割領域と前記第４の分割領域は、互いに異なる向きに延在していることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
16. 請求項１４において、
    前記第２の分割領域は、前記斜行部の径方向幅よりも広い径方向幅を有し、対応する前記斜行部から径方向に沿って突出する第１の延長領域を備え、
    前記第１の延長領域が前記直線部移動工程後に周方向に折り曲げられ、前記斜行部の径方向側面に沿って配置されることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
17. 請求項１６において、
    前記直線部移動工程後に、同一の前記斜行部の径方向に沿った両側に、同一の前記絶縁シートに含まれる前記第１の延長領域と前記第４の分割領域が配置されることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
18. 請求項１２において、
    前記第１の分割領域は、前記ターン部に対して径方向および軸方向の少なくとも一方に突出する第２の延長領域を備えることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
19. 請求項１２において、
    前記第１の分割領域は、前記ターン部に対して径方向に突出する第２の延長領域を備え、
    前記第２の延長領域が前記直線部移動工程後に周方向に折り曲げられ、前記ターン部の径方向側面に沿って配置されることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
20. 請求項１２において、
    前記第２の分割領域は、部分的にくり抜かれた中抜き構造を有することを特徴とする回転電機の製造方法。
21. Ｕ字状の複数の電気導体を周方向に配置する配列工程と、
    ターン部を挟んで配置される前記電気導体の２つの直線部を周方向反対側に移動させてこれらの周方向距離を広げる直線部移動工程と、
    前記直線部移動工程によって周方向反対側に移動させた前記電気導体の各直線部を、固定子鉄心に形成されたスロットに挿入する電気導体挿入工程と、
    前記スロットに挿入されて前記固定子鉄心の軸方向端面から突出する前記電気導体の反ターン部側の前記直線部に隣接する周方向隣接領域であって、周方向に配置されて隣接する前記直線部の間に絶縁シートを挿入する絶縁シート挿入工程と、
    前記固定子鉄心の軸方向端面から突出する前記電気導体の反ターン部側の前記直線部を周方向に折り曲げる折り曲げ工程と、
    前記折り曲げ工程によって折り曲げられた隣接する前記電気導体の端部同士を接合する接合工程と、
    を備えることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
22. 請求項２１において、
    前記絶縁シートは、前記周方向隣接領域に配置されて前記電気導体に隣接する周方向領域と、前記周方向配置領域から連続して径方向に隣接する前記電気導体の間に配置される径方向領域とを有することを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
23. 請求項２２において、
    前記固定子鉄心の軸方向端面から遠い側の前記径方向領域の軸方向端部であって、前記周方向領域と接する部分の角度が、前記折り曲げ工程終了後に前記固定子鉄心の軸方向端面とほぼ平行になるように設定されていることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
24. 請求項２２において、
    前記周方向領域は、前記折り曲げ工程後に前記固定子鉄心側に隣接する側の前記電気導体の周方向側面と、前記固定子鉄心の軸方向端面とに沿って近接配置されることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
25. 請求項２４において、
    前記固定子鉄心の軸方向端面に近い前記径方向領域の軸方向端部は、前記固定子鉄心の近傍において前記周方向領域と連続することを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
26. 請求項２２において、
    前記固定子鉄心の軸方向端面から遠い側の前記径方向領域の軸方向端部の全体が、前記折り曲げ工程終了後に前記固定子鉄心の軸方向端面とほぼ平行になるように設定されていることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
27. 請求項２２において、
    前記固定子鉄心の軸方向端面から遠い側の前記周方向領域の端部は、前記径方向領域よりも軸方向に沿って延びていることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
28. 請求項２２において、
    前記絶縁シート挿入工程は、周方向に沿って隣接する２つの前記電気導体間であって周方向に沿ったほぼ中央位置に、前記固定子鉄心の軸方向端面から遠い側の前記周方向領域の端部位置を維持して行われることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
29. 請求項２８において、
    前記固定子鉄心の軸方向端面に近い前記周方向領域の端部は、前記固定子鉄心の軸方向端面に沿って、前記折り曲げ工程終了後に前記固定子鉄心の軸方向端面側において隣接する前記電気導体まで折り曲げられた端部を有することを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
30. 請求項２８または２９において、
    前記周方向領域は、前記折り曲げ工程後に前記固定子鉄心と反対側に隣接する側の前記電気導体の周方向側面に沿って近接配置されることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
31. 請求項３０において、
    前記固定子鉄心の軸方向端面に近い側の前記径方向領域の端部であって、前記周方向領域と接する部分に切り欠きが形成されていることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
32. 請求項２２において、
    前記周方向領域は、前記折り曲げ工程終了後に前記固定子鉄心の軸方向端面と反対側において隣接する前記電気導体の周方向側面と、前記固定子鉄心の軸方向端面とに沿って近接配置されることを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
33. 請求項２２〜３２のいずれかにおいて、
    前記周方向領域から遠い側の前記径方向領域の端部形状を、前記折り曲げ工程終了後に隣接する他の前記絶縁シートの形状に一致させることにより、周方向に沿って隣接する２つの前記絶縁シートの間に生じる隙間を最小にするとともに、これら隣接する２つの前記絶縁シートを径方向に沿って重複させないことを特徴とする回転電機の巻線の製造方法。
    

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