JP5413290B2 - 回転電機のステータのコイルエンド部の溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載される電動機や発電機等の回転電機のステータのコイルエンド部の溶接方法に関する。

従来、図１に示す回転電機のステータ１０は、図２に示すように周方向に一定間隔で複数のスロット１２を有する円環状のステータコア１４と、このステータコア１４に巻回される複数の導線から成るステータ巻線１６とを備える。ステータ巻線１６は、複数のスロット１２に概略Ｕ字形状のコイル導線１６ａが多数本差し込まれることにより（図１では裏側から差し込まれている）、この差込口と反対側の出口から所定長のコイル導線１６ａが複数の同心円状に突き出した状態となる。この突き出したコイル導線１６ａが、径方向に隣合う同心円のもの同士で反対方向となるように同心円方向に捻られ、これによって接合対象の一対のコイルエンド部１６ｂが隣接され、この隣接したコイルエンド対１６ｃが同心円状に一定間隔で且つ径方向に一列に配列された状態となっている。

この状態のコイルエンド対１６ｃをＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）溶接等で溶接する場合、図３に矢印Ｙ１で示す円環状の外周側面方向から径方向に一列に配列されたコイルエンド対１６ｃ同士の隙間に、溶接機の負電極棒１８を径方向全てのコイルエンド対１６ｃに隣接するように挿通する。そして円環状の上方から図示せぬ正電極棒をコイルエンド対１６ｃに近づけて当該コイルエンド対１６ｃを溶接する。これによって一度に径方向に配列された複数のコイルエンド対１６ｃを溶接できるので効率が良い。しかし、この溶接方法では、図３にＬ１で示す径方向に隣合うコイルエンド対１６ｃ同士の沿面距離が短いので、それらの絶縁状態が不安定となり放電を起こすことがある。

その沿面距離を長くする構成として、特許文献１に記載のようにコイルエンド対を千鳥格子状に配列したステータがある。この千鳥格子状とは、図４に示すように、同心円状に配列されたコイルエンド対１６ｃを、径方向に隣合う同心円のうち外周側の同心円状のコイルエンド対１６ｃ−１と内周側の同心円状のコイルエンド対１６ｃ−２とが互い違いに配列されるように何れかの同心円状のコイルエンド対１６ｃ−２を周方向にずらした配置形状である。この千鳥格子状では、径方向に隣合うコイルエンド対１６ｃ同士の沿面距離Ｌ２が長くなり、また、斜め方向に隣合うもの同士の斜め沿面距離Ｌ３も前述の沿面距離Ｌ１よりも長くなる。

特開２０００−１６６１５０号公報

しかし、上記の特許文献１のステータのコイルエンド対を千鳥格子状に配列した構成では、図４に示すように、負電極棒１８を側面方向Ｙ１から径方向の全てのコイルエンド対に隣接する状態に差し込むことができず効率の良い溶接が行えないという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、隣合うコイルエンド対同士の沿面距離が適正に確保されたステータにおいて、コイルエンド対を効率よく溶接することができる回転電機のステータのコイルエンド部の溶接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ステータコアと、当該ステータコアに巻回される複数の導線から成るステータ巻線とを有し、当該ステータ巻線を形成する複数のコイルエンド部のうち接続対象の一対のコイルエンド対が複数、同心円状に一定間隔で配列され、且つ径方向に隣合う同心円のうち外周側と内周側との同心円状のコイルエンド対が互い違いに配列された千鳥格子状を成し、この千鳥格子状のコイルエンド対を溶接する回転電機のステータのコイルエンド部の溶接方法において、前記千鳥格子状のコイルエンド対の間隙に溶接機の電極棒を挿通する第１ステップと、第１ステップでの電極棒の挿通後に同溶接機の電極棒を前記コイルエンド対に近づけて当該コイルエンド対を溶接する第２ステップとを含み、前記第１ステップでは、前記千鳥格子状のコイルエンド対にあって径方向の直線に対して所定角度で傾斜状に一列に配列され、この傾斜配列のコイルエンド対が周方向に斜めに一定間隔で配列された構成の内、その斜めの一定間隔の間隙に溶接機の電極棒を外周から内周までの全てのコイルエンド対に隣接するように挿通することを特徴とする。

この方法によれば、前提条件として千鳥格子状に配列されたコイルエンド対は、径方向に隣合うコイルエンド対同士の沿面距離が長く、更に斜め方向に隣合うもの同士の斜め沿面距離も、従来の径方向に一列にコイルエンド対を配列した構成の沿面距離よりも長い。このため、隣接間の絶縁性が適正に確保されている。このような絶縁性が適正に確保された構成のステータにおいて、容易に負電極棒を配置して、一度に径方向に斜めに配列された複数のコイルエンド対を溶接できるので溶接効率を向上させることが出来る。
また、この方法によれば、複数の負電極棒が最外周から最内周までの全てのコイルエンド対に適正に当接するので溶接を確実に行うことができる。

請求項２に記載の発明は、前記第１ステップでは、前記千鳥格子状のコイルエンド対の間隙に溶接機の２本の電極棒を、円環状の外周側と内周側とから対向するように挿通することを特徴とする。

この方法によれば、斜め一列のコイルエンド対間の隙間に、外周側と内周側とから２本の負電極棒を差し込むようにしたので、負電極棒が差し込み易くなって配置が容易となる。

請求項３に記載の発明は、前記第１ステップでは、前記千鳥格子状のコイルエンド対の間隙に溶接機の電極棒を、少なくとも２本挿通することを特徴とする。

この方法によれば、斜め一列のコイルエンド対間の隙間に、少なくとも２本の負電極棒を差し込む。この際、１本づつ差し込めば負電極棒が差し込み易くなる。

従来の回転電機のステータの構成を示す斜視図である。 従来の回転電機のステータコアの構成を示す平面図である。 従来の回転電機のステータの径方向に一列に配列されたコイルエンド対の間に負電極棒を挿通した状態を示す一部平面図である。 従来の回転電機のステータの千鳥格子状に配列されたコイルエンド対の間に負電極棒を挿通した状態を示す一部平面図である。 本発明の実施形態に係る回転電機のステータのコイルエンド部への負電極棒の配置状態を示す平面図である。 本実施形態の応用例１の回転電機のステータのコイルエンド部への負電極棒の配置状態を示す一部平面図である。 本実施形態の応用例２の回転電機のステータのコイルエンド部への負電極棒の配置状態を示す一部平面図である。

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。

図５は、本発明の実施形態に係る回転電機のステータの特徴構成を示す平面図である。

図５に示すステータ２０は、周方向に一定間隔で複数のスロット１２（図２参照）を有する円環状のステータコア１４と、このステータコア１４に巻回される複数の導線から成るステータ巻線２１（図では破線で簡略化して示した）とを備える。ステータ巻線２１は、複数のスロット１２に概略Ｕ字形状のコイル導線が図１で示したと同様に多数本裏側から差し込まれ、これによってその差込口と反対側の出口から所定長のコイル導線が複数の同心円状に突き出した状態となる。この突き出したコイル導線が、径方向に隣合う同心円のもの同士で反対方向となるように同心円方向に捻られ、これによって接合対象の一対のコイルエンド部１６ｂが隣接され、この隣接したコイルエンド部１６ｂ、１６ｂであるコイルエンド対１６ｃが同心円状に一定間隔で配列され、且つ径方向に隣合う同心円のうち外周側と内周側との同心円状のコイルエンド対１６ｃが互い違いに配列されるように一方の同心円状のコイルエンド対１６ｃが周方向にずらされた千鳥格子状に配列された状態となっている。

本実施形態の特徴となるステータ２０のコイルエンド部におけるコイルエンド対１６ｃの溶接方法は、千鳥格子状に配列されたコイルエンド対１６ｃが、直線矢印Ｙ２で示す径方向の直線に対して直線矢印Ｙ３で示すように所定角度で傾斜状に一列に配列され、この傾斜配列のコイルエンド対１６ｃが周方向に斜めに一定間隔で配列された状態となっていることに着目した。

即ち、溶接機の負電極棒１８を、その斜めの一定間隔の間隙にステータ巻線２１の円環状の側面方向から差し込めば、径方向全てのコイルエンド対１６ｃに隣接するように挿通することができる。但し、図５では負電極棒１８を２本しか示していないが実際には周方向全ての斜めの一定間隔の間隙に差し込まれている。この状態で、円環状の上方から図示せぬ正電極棒をコイルエンド対１６ｃに近づけて当該コイルエンド対１６ｃを溶接する。

このような第１実施形態の回転電機のステータ２０のコイルエンド対１６ｃの溶接方法によれば、複数の同心円状に配列され、且つ千鳥格子状に配列されたコイルエンド対１６ｃの周方向に一定間隔で配列されている斜め一列の隙間全てに、負電極棒１８を最外周から最内周までの全てのコイルエンド対１６ｃに隣接するように挿通して溶接を行うようにした。また、この千鳥格子状に配列されたコイルエンド対１６ｃは、図４を参照して説明したように、径方向に隣合うコイルエンド対１６ｃ同士の沿面距離Ｌ２が長く、更に斜め方向に隣合うもの同士の斜め沿面距離Ｌ３も、図３に示した径方向に一列にコイルエンド対１６ｃを配列した構成の沿面距離Ｌ１よりも長いので、隣接間の絶縁性が適正に確保されている。

従って、本実施形態の溶接方法では、隣接間のコイルエンド対１６ｃの絶縁性が適正に確保された構成のステータ２０において、容易に負電極棒１８を配置して、一度に径方向に斜めに配列された複数のコイルエンド対１６ｃを溶接できるので溶接効率を向上させることが出来る。

この他、応用例１として図６に示すように２本の負電極棒１８−１，１８−２を、傾斜配列のコイルエンド対１６ｃの隙間に挿通しても良い。各負電極棒１８−１，１８−２は、前述した負電極棒１８を１／２分割した長さのものであり、一方の負電極棒１８−１を外周側から斜めの隙間に円環状の中央部分まで差込み、この差し込んだ同一の隙間に内周側から他方の負電極棒１８−２を中央部分まで差し込む。但し、図６では負電極棒１８−１，１８−２を２本しか示していないが実際には周方向全ての斜めの一定間隔の間隙に同様に差し込まれている。

これによって、千鳥格子状に配列されたコイルエンド対１６ｃの周方向に一定間隔で配列されている斜め一列の隙間全てに、負電極棒１８−１，１８−２が最外周から最内周までの全てのコイルエンド対１６ｃに隣接するように挿通される。この状態で、正電極棒をコイルエンド対１６ｃに近づけて当該コイルエンド対１６ｃを溶接する。

この溶接方法では、斜め一列のコイルエンド対１６ｃ間の隙間に、外周側と内周側とから負電極棒１８−１，１８−２を差し込むようにしたので、負電極棒１８−１，１８−２が差し込み易くなって配置が容易となる。

更にこの他、応用例２として図７に示すように２本の細長い負電極棒１８−３，１８−４を、傾斜配列のコイルエンド対１６ｃの隙間に挿通しても良い。各負電極棒１８−３，１８−４は、前述した負電極棒１８の直径の１／２に近い直径のものであり、斜めの隙間に１本ずつ外周側から外周側まで到達する状態に差し込む。但し、図７では２本の負電極棒１８−３，１８−４が一箇所の隙間に差し込まれた状態しか示していないが実際には周方向全ての斜めの一定間隔の間隙に同様に差し込まれている。また、負電極棒１８の径を更に小さくして２本以上差し込んでもよい。

これによって、千鳥格子状に配列されたコイルエンド対１６ｃの周方向に一定間隔で配列されている斜め一列の隙間全てに、負電極棒１８−３，１８−４が少なくとも２本ずつ、最外周から最内周までの全てのコイルエンド対１６ｃに隣接するように挿通される。この状態で、正電極棒をコイルエンド対１６ｃに近づけて当該コイルエンド対１６ｃを溶接する。

この溶接方法では、斜め一列のコイルエンド対１６ｃ間の隙間に、少なくとも２本の負電極棒１８−３，１８−４を１本づつ差し込むようにしたので、負電極棒１８−３，１８−４が差し込み易くなり、また、各負電極棒１８−３，１８−４が最外周から最内周までの全てのコイルエンド対１６ｃに適正に当接するので溶接を確実に行うことができる。

１０，２０ ステータ
１２ スロット
１４ ステータコア
１６，２１ ステータ巻線
１６ａ コイル導線
１６ｂ コイルエンド部
１６ｃ コイルエンド対
１８，１８−１〜１８−４ 負電極棒

Claims (3)

1. 周方向に複数のスロットを有する円環状のステータコアと、当該ステータコアに巻回される複数の導線から成るステータ巻線とを有し、当該ステータ巻線を形成する複数のコイルエンド部のうち接続対象の一対のコイルエンド対が複数、同心円状に一定間隔で配列され、且つ径方向に隣合う同心円のうち外周側と内周側との同心円状のコイルエンド対が互い違いに配列された千鳥格子状を成し、この千鳥格子状のコイルエンド対を溶接する回転電機のステータのコイルエンド部の溶接方法において、
   前記千鳥格子状のコイルエンド対の間隙に溶接機の電極棒を挿通する第１ステップと、
   第１ステップでの電極棒の挿通後に同溶接機の電極棒を前記コイルエンド対に近づけて当該コイルエンド対を溶接する第２ステップと
   を含み、
   前記第１ステップでは、前記千鳥格子状のコイルエンド対にあって径方向の直線に対して所定角度で傾斜状に一列に配列され、この傾斜配列のコイルエンド対が周方向に斜めに一定間隔で配列された構成の内、その斜めの一定間隔の間隙に溶接機の電極棒を外周から内周までの全てのコイルエンド対に隣接するように挿通することを特徴とする回転電機のステータのコイルエンド部の溶接方法。
2. 前記第１ステップでは、前記千鳥格子状のコイルエンド対の間隙に溶接機の２本の電極棒を、円環状の外周側と内周側とから対向するように挿通することを特徴とする請求項１に記載の回転電機のステータのコイルエンド部の溶接方法。
3. 前記第１ステップでは、前記千鳥格子状のコイルエンド対の間隙に溶接機の電極棒を、少なくとも２本挿通することを特徴とする請求項１に記載の回転電機のステータのコイルエンド部の溶接方法。

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