JP5585823B2

JP5585823B2 - 回転電機の固定子及びその製造方法

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Publication number: JP5585823B2
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Inventors: 良介宇鷹; 友和久田
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Filing date: 2010-05-13
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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固定子及びその製造方法に関する。

従来、図１に示す回転電機の固定子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を有する円環状の固定子コア１４と、この固定子コア１４に巻回される複数の導線から成る固定子巻線１６とを備える。固定子巻線１６は、複数のスロット１２に概略Ｕ字形状の導体セグメント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導体セグメント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エンド部１６ｂ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ている。これによって図３に示すように、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る。ここでは、コイルエンド部１６ｂが１スロット１２に１０本配列できる場合を想定している。

この状態のコイルエンド対１６ｃをＴＩＧ（ＴｕｎｇｓｔｅｎＩｎｅｒｔＧａｓ）溶接等の溶接手段によって図４に符号１６ｄで示すように溶接した場合、径方向に隣合う溶接部１６ｄ同士の間隔ｄ１として、双方の絶縁状態を適正に保持できる沿面距離が必要となる。

各コイルエンド部１６ｂは、図５の径方向一部断面図に符号１６ｂ−１〜１６ｂ−１０で示すように、固定子コア１４の内周側の１層目から順に外周側の１０層目まで配列されているが、各コイルエンド部１６ｂ−１〜１６ｂ−１０が径方向に直線状のままだと、溶接のために一対とされるコイルエンド対１６ｃ同士の間隔ｄ２が狭くなって適正な沿面距離ｄ１を確保でき無くなる。

そこで、図６に示すように、各コイルエンド対１６ｃ同士の間隔が適正な沿面距離ｄ１となるように、３層目以降の各コイルエンド部１６ｂ−３〜１６ｂ−１０の付根部分１６ｅが半径方向の外周側に徐々に傾きが大きくなる角度で曲げられている。この種の従来技術として特許文献１に記載のものが有る。

特開２００４−３２８８２号公報

ところで、上述した各コイルエンド部１６ｂ−３〜１６ｂ−１０の付根部分１６ｅの同一箇所を半径方向の外周側に曲げると共に同心円の周方向へ曲げる複合曲げを行うが、この場合絶縁性が悪化する。そこで、付根部分１６ｅを半径方向の外周側に曲げた後、同心円の周方向へ曲げなければならない。この場合、付根部分１６ｅを曲げるための高さｈ１が必要となるので、その分、コイルエンド全体の高さｈ２が高くなる。このため、固定子１０が大型化するという問題がある。固定子１０が大型化すると、これを収容するモータハウジングを大きくしなければならないので、その分車両への搭載性が悪くなる。

また、各導体セグメント１６ａのコイルエンド部１６ｂ−３〜１６ｂ−１０は、付根部分１６ｅを半径方向に曲げた後に周方向に曲げるための長さが必要となるので、その分、セグメント材料が多く必要となり固定子巻線１６の材料コストが高くなるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、コイルエンド部の絶縁性を適正に保持し、固定子巻線の材料コストの上昇並びに固定子の大型化を抑制することができる回転電機の固定子及びその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、同心円状に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、当該固定子コアにスロットに挿通されて巻回される複数の導体セグメントから成る固定子巻線とを有し、当該導体セグメントの分岐した１つのコイルエンド部が、接続対象である他の導体セグメントの１つのコイルエンド部と対となって溶接されて成る回転電機の固定子において、前記複数の導体セグメントは、前記固定子コアの径方向に配列されたスロットに当該固定子コアに組み込まれる回転子の軸方向の両面側の一面側と他面側とから径方向に交互に差し込まれ、この差込口と反対側の口から互いに逆方向にコイルエンド部が突き出ており、この突き出た接続対象のコイルエンド対が溶接されているとともに、前記固定子コアの前記軸方向の一面側から突き出たコイルエンド部と、他面側から突き出たコイルエンド部とは、前記スロットに挿通されて両面側から端部が突き出たＳ字型の導体セグメントにより接続されていることを特徴とする。

この構成によれば、半径方向に配列されるコイルエンド対が固定子コアの軸方向の両面から互いに逆方向に突き出ているので、隣合うコイルエンド対が逆方向に突き出ていれば、同一面側から径方向に突き出た複数のコイルエンド対は、隣合うコイルエンド対とコイルエンド対との間に逆方向のコイルエンド対のスペースが介在することになる。従って、同一面側から突き出た隣合うコイルエンド対同士の間隔が、そのスペース分長くなるので、隣合うコイルエンド対同士の間隔を長くすることが出来る。このため、複数のコイルエンド部が真直ぐな儘であっても、同一面で隣合うコイルエンド対同士の沿面距離を、互いの絶縁性が保持できる状態に十分にとることが出来る。

これによって、従来構成のように各コイルエンド部の付根部分を半径方向の外周側に曲げるための高さ（軸方向の高さ）が不要となるので、その分、コイルエンド全体の高さを低くすることが出来る。このため、固定子を軸方向にダウンサイジングして小型化することができる。従って、固定子を収容するモータハウジングも小型化できるので、その分車両への搭載性を向上させることが出来る。

また、従来構成では、コイルエンド部を半径方向の外周側と周方向への双方の曲げを同時に行わねばならないので、コイルエンド部の絶縁被膜が劣化し、絶縁性が悪くなっていた。しかし、本実施形態では、周方向への曲げのみで良いので、絶縁被膜の劣化を防止し、絶縁性を向上させることができる。更に、従来構成のような、導体セグメントのコイルエンド部の付根部分を曲げるための長さが不要となるので、その分、セグメント材料を削減し、材料コストを低減することが出来る。

また、固定子コアの軸方向の一面側から径方向に突き出る複数のコイルエンド対が、１つ置きに突き出ることになるので、その分、同一面で突き出た隣合うコイルエンド対同士の間隔を長くすることが出来る。このため、同一面で隣合うコイルエンド対同士の沿面距離を、互いの絶縁性が保持できる状態に十分にとることが出来る。

また、固定子コアに導体セグメントを周回して巻回する際に、巻回の方向が逆転する位置に逆方向からスロットに差し込まれた各導体セグメントのコイルエンド部を、一面側と他面側とでＳ字型の導体セグメントによって接続することが出来る。つまり、挿入方向が異なる導体セグメントを接続することができる。

請求項２に記載の発明は、前記Ｓ字型の導体セグメントでコイルエンド部同士が接続される部分のコイルエンド部を、径方向に曲げることを特徴とする。

この構成によれば、Ｓ字型の導体セグメントでコイルエンド部同士が接続される部分は、径方向にコイルエンド部が隣接して密集状態に配列されるので、その密集部分のコイルエンド部の例えば根元を径方向に折り曲げれば、コイルエンド部間の間隔を適正な沿面距離となるように開けることが出来る。

請求項３に記載の発明は、同心円状に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、当該固定子コアにスロットに挿通されて巻回される複数の導体セグメントから成る固定子巻線とを有し、当該導体セグメントの分岐した１つのコイルエンド部が、接続対象である他の導体セグメントの１つのコイルエンド部と対となって溶接される回転電機の固定子の製造方法において、前記固定子コアの径方向に配列されたスロットに、前記複数の導体セグメントを当該固定子コアに組み込まれる回転子の軸方向の両面側の一面側と他面側とから径方向に交互に差し込む第１のステップと、前記第１のステップの差し込みによって当該差込口と反対側の口から互いに逆方向に突き出た導体セグメントのコイルエンド部を周方向に折り曲げる第２のステップと、前記第２のステップで折り曲げられたコイルエンド部における接続対象のコイルエンド対を、前記固定子コアの前記軸方向の一面側から突き出たコイルエンド部と、他面側から突き出たコイルエンド部とを、前記スロットに挿通されて両面側から端部が突き出たＳ字型の導体セグメントを間に介在して溶接する第３のステップとを含むことを特徴とする。

この方法によれば、上記請求項１と同様に、固定子コアの同一面で径方向に隣合うコイルエンド対同士の沿面距離を、互いの絶縁性が保持できる状態に十分にとることが出来る。

また、固定子コアの一面側から径方向に突き出る複数のコイルエンド対が、１つ置きに突き出ることになるので、その分、同一面で突き出た隣合うコイルエンド対同士の間隔を長くすることができ、その間隔である沿面距離を、互いのコイルエンド対の絶縁性が保持できる状態に十分にとることが出来る。

請求項４に記載の発明は、前記第３のステップにおいて、前記Ｓ字型の導体セグメントでコイルエンド部同士が接続される部分のコイルエンド部を、径方向に曲げることを特徴とする。

この方法によれば、Ｓ字型の導体セグメントでコイルエンド部同士が接続される部分は、径方向にコイルエンド部が隣接して密集状態に配列されるので、その密集部分のコイルエンド部の例えば根元を径方向に折り曲げれば、コイルエンド部間の間隔を適正な沿面距離となるように開けることが出来る。

従来の回転電機の固定子をリード側から見た構成を示す斜視図である。固定子コアの構成を示す平面図である。従来の回転電機の固定子における固定子コア上のコイルエンド部の配列状態を示す一部平面図である。従来の回転電機の固定子における固定子コア上のコイルエンド対を溶接した溶接部を示す一部平面図である。従来の回転電機の固定子における固定子コアから突き出たコイルエンド部を示す径方向一部断面図である。従来の回転電機の固定子における固定子コアから突き出たコイルエンド部の根元を径方向に曲げた状態を示す径方向一部断面図である。本発明の実施形態に係る回転電機の固定子をリード側から見た構成を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る回転電機の固定子を反リード側から見た構成を示す斜視図である。本実施形態の回転電機の固定子における固定子コアに導体セグメントを差し込んだ状態を示す径方向一部断面図である。本実施形態の回転電機の固定子における固定子コアに差し込まれた導体セグメントのコイルエンド対を溶接した状態を示す径方向一部断面図である。本実施形態の回転電機の固定子に巻回されるＵ相の巻線を示す図である。本実施形態の回転電機の固定子における固定子コアのリード側の固定子巻線の第１の巻回状態を示す平面図である。本実施形態の回転電機の固定子における固定子コアのリード側の固定子巻線の第２の巻回状態を示す平面図である。

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７は、本発明の実施形態に係る回転電機の固定子をリード側から見た構成を示す斜視図、図８は反リード側から見た構成を示す斜視図である。

図７及び図８に示す回転電機の固定子３０は、周方向に一定間隔で複数のスロット１２（図２参照）を有する円環状の固定子コア１４と、この固定子コア１４に巻回される複数の導線から成る固定子巻線３６とを備える。固定子巻線３６は、図９の径方向一部断面図に示すように、固定子コア１４のスロット１２に概略Ｕ字形状又はＶ字形状の導体セグメント３６ａが、当該固定子コア１４の図示せぬインバータの三相巻線が接続されるリード側及び反リード側の面から矢印Ｙ１，Ｙ２で示すように互いに反対側に向けて且つ径方向にリード側と反リード側とで交互に差し込まれ、この差し込まれた口（差込口）と反対側の出口から所定長の導体セグメント３６ａのコイルエンド部３６ｂ（３６ｂ−１〜３６ｂ−１０）が複数の同心円状に突き出した状態となっている。なお、固定子コア１４のリード側と反リード側の面は、固定子３０に組み込まれる図示せぬ回転子の軸方向の一方側と他方側の面である。

但し、図９では、概略Ｕ字形状の導体セグメント３６ａの２つに分かれた内の一方のコイルエンド部３６ｂが、径方向に配列されて突き出ている状態を示した。即ち、径方向のスロット１２に反リード側から６本、リード側から４本の導体セグメント３６ａが差し込まれ、この差し込みと反対側から６本と４本のコイルエンド部３６ｂ−１〜３６ｂ−１０が突き出ているとする。各コイルエンド部３６ｂ−１〜３６ｂ−１０は、固定子コア１４の内周側の１層目から順に外周側の１０層目まで配列され、同心円方向に捻られた後、径方向に向かって２つずつ順に溶接対象の一対３６ｃとなっている。図１０に示すように、それらコイルエンド対３６ｃが、ＴＩＧ溶接等の溶接手段によって溶接（溶接部３６ｄ）される。

また、本実施形態では、図９に示したように、導体セグメント３６ａが径方向にリード側と反リード側とで交互に差し込まれていることを前提とするが、これ以外に、リード側で見た際に１つ置きや２つ置き、又は不規則に両面から差し込まれていてもよい。

次に、このように各コイルエンド部３６ｂ−１〜３６ｂ−１０のコイルエンド対３６ｃが溶接される導体セグメント３６ａによる固定子巻線３６の巻回について説明する。ＵＶＷ相の３相の巻線の内、図１１にＵ相の巻線を代表に示して説明する。

このＵ相の巻線は、当該巻線の端部Ｕから他の相の巻線と接続される中性点ＵＮまでの間が、Ｕａ〜Ｕｄまでの区間に分離でき、このＵａ〜Ｕｄ区間の１つずつが、図１２及び図１３に示すように固定子コア１４のスロット１２に挿通される複数の導体セグメント３６ａから構成されている。各導体セグメント３６ａは、そのコイルエンド対が丸印３６ｄで示すように溶接されている。

但し、図１１に示すように、ＵａはＵａ＋〜Ｕａ-の区間、ＵｂはＵｂ＋〜Ｕｂ-の区間、ＵｃはＵｃ＋〜Ｕｃ-の区間、ＵｄはＵｄ＋〜Ｕｄ-の区間であるとする。

まず、図１２において、円環状の固定子コア１４には、最内周側の１４−１から最外周側の１４−１０で示す１０層の同心円と、この同心円を円周方向に半径線ｒ１〜ｒ４８で４８等分したうち第１及び第２半径線ｒ１，ｒ２と、第７及び第８半径線ｒ７，ｒ８と、第１３及び第１４半径線ｒ１３，ｒ１４と、第１９及び第２０半径線ｒ１９，ｒ２０と、第２５及び第２６半径線ｒ２５，ｒ２６と、第３１及び第３２半径線ｒ３１，ｒ３２と、第３７及び第３８半径線ｒ３７，ｒ３８と、第４３及び第４４半径線ｒ４３，ｒ４４とが交差する位置に四角で示すスロット１２が形成されている。

Ｕ相の巻線Ｕは、分布巻き（波巻）なので、第１及び第２巻線Ｕ１，Ｕ２の２本に分離され、第１巻線Ｕ２が２，８，１４，２０，２６，３２，３８，４４の偶数番号スロット１２に挿通され、第２巻線Ｕ１が１，７，１３，１９，２５，３１，３７，４３の奇数番号スロット１２に挿通されている。

第１巻線Ｕ１は、Ｕａ＋で示す１０層目の円周線と第２半径線ｒ２とが交差するスロット１２のリード側から入って反リード側へ抜ける。ここで、１０層目の円周線と第２半径線とが交差するスロット１２をスロット１２（１０−ｒ２）と記載し、他の位置のスロット１２も同様に、括弧内にｎ層目の円周線と第ｍ半径線との符号を（ｎ−ｍ）と記載して表現する。

スロット１２（１０−ｒ２）から入った第１巻線Ｕ１は、反リード側を図面に向かって右回りに通り１磁極ピッチ離れた同相のスロット１２（１０−ｒ８）をリード側に抜け出る。この抜け出た第１巻線Ｕ１は、次にリード側を通り１磁極ピッチ離れた同相のスロット１２（１０−ｒ１４）を反リード側へ抜け出る。以降同様に、リード側と反リード側とに交互に１磁極ピッチずつ抜け出ながら同心円を右回りに渦巻状に通り、符号Ｕａ−で示すスロット１２（１−ｒ４４）のリード側に抜け出てくる。

この抜け出た第１巻線Ｕ１は、固定子コア１４の固定子巻線３６上を絶縁状態で半径方向に渡る渡り部３９−１によって１層目の周回線と第４６半径線ｒ４６とが交差する位置で第２巻線Ｕ２に接続され、Ｕｂ＋で示すスロット１２（１０−ｒ１）のリード側から入って反リード側へ抜ける。この第２巻線Ｕ２も、リード側と反リード側とに交互に１磁極ピッチずつ抜け出ながら同心円を右回りに渦巻状に通り、符号Ｕｂ−で示すスロット１２（１−ｒ４３）のリード側に抜け出てくる。

この抜け出た第２巻線Ｕ２は、図１３に同符号Ｕｂ−で示す位置から渡り部３９−２で第２巻線Ｕ２に接続され、Ｕｃ＋で示す１層目の周回線と第３７半径線ｒ３７とが交差するスロット１２（１−ｒ３７）でリード側から入って反リード側へ抜ける。この第２巻線Ｕ２も、リード側と反リード側とに交互に１磁極ピッチずつ抜け出ながら同心円を左回りに渦巻状に通り、符号Ｕｃ−で示すスロット１２（１０−ｒ４３）のリード側に抜け出てくる。

この抜け出た第２巻線Ｕ２は、渡り部３９−３によって１層目の周回線と第４０半径線ｒ４０とが交差する位置で第１巻線Ｕ１に接続され、Ｕｄ＋で示すスロット１２（１−ｒ３８）のリード側から入って反リード側へ抜ける。この第１巻線Ｕ２も、リード側と反リード側とに交互に１磁極ピッチずつ抜け出ながら同心円を左回りに渦巻状に通り、符号Ｕｄ−で示すスロット１２（１０−ｒ４４）のリード側に抜け出てくる。この第１巻線Ｕ１の端部Ｕｄ-が中性点ＵＮとなる。

また、図１２及び図１３に矢印Ｙ３で指示する部分は、概略Ｓ字型セグメント（Ｓ字型の導体セグメント）３６ｊであり、互いに異なるリード側と反リード側とに突き出したコイルエンド部３６ｂを接続するものである。更に説明すると、各導体セグメント３６ａがリード側と反リード側との双方から互いに反対方向へ挿通され、この挿通部分がコイルエンド部３６ｂとして互いに異なる方向へ突き出ているが、この異なる方向に突き出たコイルエンド部３６ｂ同士を、スロット１２に差し込まれてリード側及び反リード側の双方に突き出たＳ字型セグメント３６ｊで接続するものである。

このように固定子コア１４に固定子巻線３６を巻回して固定子３０を製造する方法を説明する。

まず、図１２に示したように、第１巻線Ｕ１を巻回する場合は、固定子コア１４の１０層目及び９層目の円周線において１磁極離れたスロット１２（１０−ｒ２）とスロット１２（９−ｒ８）とに、反リード側から概略Ｕ字形状の導体セグメント３６ａを差し込む。この差し込みによって２本のコイルエンド部３６ｂがリード側へ突き出すので、一方を第１巻線の端部Ｕ１とし、他方を周方向に曲げて隣のコイルエンド部３６ｂと溶接（溶接部３６ｄ）する。以降、同様に１０層目及び９層目の円周線において所定の１磁極離れた各スロット１２に導体セグメント３６ａを反リード側から差し込み、これによってリード側へ突き出た２本のコイルエンド部３６ｂを接続対象のもの同士溶接する。この溶接によって１０層目及び９層目の円周線で周回して繋がった第１巻線を、８層目及び７層目の円周線で周回して繋がった第１巻線と矢印Ｙ３で示すＳ字型セグメント３６ｊで溶接して接続する。

つまり、８層目及び７層目の円周線では、各導体セグメント３６ａがリード側から差し込まれ、これによって反リード側から突き出たコイルエンド部３６ｂの接続対象同士が溶接されて周回する第１巻線となっている。このため、１０層目及び９層目を周回する第１巻線とは反対側にコイルエンド部３６ｂが突き出ているので、双方の側に突き出たＳ字型セグメント３６ｊで１０層目及び９層目を周回する第１巻線と接続する。

同様に、６層目及び５層目を周回する第１巻線は反リード側から差し込まれ、４層目及び３層目を周回する第１巻線はリード側から差し込まれ、２層目及び１層目を周回する第１巻線は反リード側から差し込まれているので、これら径方向に隣り合わせで円周線を周回して反対側に突き出る第１巻線のコイルエンド部３６ｂ同士をＳ字型セグメント３６ｊで接続する。これによって、第１巻線Ｕ１のＵａ＋〜Ｕａ-までのＵａ区間が巻回される。

次に、このＵａ区間のＵａ−で示すスロット１２（１−ｒ４４）のリード側に抜け出てくる第１巻線Ｕ１は、渡り部３９−１によって１層目の周回線と第４６半径線ｒ４６とが交差する位置で第２巻線Ｕ２に接続され、Ｕｂ＋で示すスロット１２（１０−ｒ１）のリード側から入って反リード側へ抜けている。

つまり、第２巻線Ｕ２を巻回する場合は、１０層目及び９層目の円周線において１磁極離れたスロット１２（１０−ｒ１）とスロット１２（９−ｒ７）とに、反リード側から概略Ｕ字形状の導体セグメント３６ａを差し込み、これによってリード側へ突き出た２本のコイルエンド部３６ｂの一方を渡り部３９−１を介して第１巻線Ｕ１と接続し、他方を周方向に曲げて隣の第２巻線Ｕ２のコイルエンド部３６ｂと溶接する。以降、同様に、１０層目及び９層目の円周線において所定の１磁極離れた各スロット１２に導体セグメント３６ａを反リード側から差し込み、これによってリード側へ突き出た２本のコイルエンド部３６ｂを接続対象のもの同士溶接する。この溶接によって１０層目及び９層目の円周線で周回して繋がった第２巻線を、８層目及び７層目の円周線で周回して繋がった第２巻線と矢印Ｙ３で示すＳ字型セグメント３６ｊで溶接して接続する。

同様に、６層目及び５層目を周回する第２巻線は反リード側から差し込まれ、４層目及び３層目を周回する第２巻線はリード側から差し込まれ、２層目及び１層目を周回する第２巻線は反リード側から差し込まれているので、これら径方向に隣り合わせで円周線を周回して反対側に突き出る第２巻線のコイルエンド部３６ｂ同士をＳ字型セグメント３６ｊで接続する。これによって、第２巻線Ｕ１のＵｂ＋〜Ｕｂ-までのＵｂ区間が巻回される。

次に、このＵｂ区間のＵｂ−で示すスロット１２（１−ｒ４３）のリード側に抜け出てくる第２巻線Ｕ２は、図１３に示すように、渡り部３９−２によって１層目の周回線と第３７半径線ｒ３７とが交差する位置で第２巻線Ｕ２に接続され、Ｕｃ＋で示すスロット１２（１−ｒ３７）でリード側から入って反リード側へ抜ける。この第２巻線Ｕ２も、リード側と反リード側とに交互に１磁極ピッチずつ抜け出ながら同心円を左回りに渦巻状に通り、符号Ｕｃ−で示すスロット１２（１０−ｒ４３）のリード側に抜け出てくる。

つまり、この第２巻線Ｕ２を巻回する場合は、２層目及び１層目の円周線において１磁極離れたスロット１２（２−ｒ３７）とスロット１２（１−ｒ３１）とに、反リード側から概略Ｕ字形状の導体セグメント３６ａを差し込み、これによってリード側へ突き出た２本のコイルエンド部３６ｂの一方を渡り部３９−２を介して第２巻線Ｕ１と接続し、他方を周方向に曲げて隣の第２巻線Ｕ２のコイルエンド部３６ｂと溶接する。以降、同様に、１層目及び２層目の円周線において所定の１磁極離れた各スロット１２に導体セグメント３６ａを反リード側から差し込み、これによってリード側へ突き出た２本のコイルエンド部３６ｂを接続対象のもの同士溶接する。この溶接によって１層目及び２層目の円周線で周回して繋がった第２巻線を、３層目及び４層目の円周線で周回して繋がった第２巻線と矢印Ｙ３で示すＳ字型セグメント３６ｊで溶接して接続する。

同様に、５層目及び６層目を周回する第２巻線は反リード側から差し込まれ、７層目及び８層目を周回する第２巻線はリード側から差し込まれ、９層目及び１０層目を周回する第２巻線は反リード側から差し込まれているので、これら径方向に隣り合わせで円周線を周回して反対側に突き出る第２巻線のコイルエンド部３６ｂ同士をＳ字型セグメント３６ｊで接続する。これによって、第２巻線Ｕ１のＵｃ＋〜Ｕｃ-までのＵｃ区間が巻回される。

次に、このＵｃ区間のＵｃ−で示すスロット１２（１０−ｒ４３）のリード側に抜け出てくる第２巻線Ｕ２は、渡り部３９−３によって１層目の周回線と第４０半径線ｒ４０とが交差する位置で第１巻線Ｕ１に接続され、Ｕｄ＋で示すスロット１２（１−ｒ３８）のリード側から入って反リード側へ抜ける。この第１巻線Ｕ２も、リード側と反リード側とに交互に１磁極ピッチずつ抜け出ながら同心円を左回りに渦巻状に通り、符号Ｕｄ−で示すスロット１２（１０−ｒ４４）のリード側に抜け出てくる。

つまり、この第１巻線Ｕ１を巻回する場合は、１層目及び２層目の円周線において１磁極離れたスロット１２（１−ｒ３８）とスロット１２（１−ｒ３２）とに、反リード側から概略Ｕ字形状の導体セグメント３６ａを差し込み、これによってリード側へ突き出た２本のコイルエンド部３６ｂの一方を渡り部３９−３を介して第２巻線Ｕ１と接続し、他方を周方向に曲げて隣の第１巻線Ｕ１のコイルエンド部３６ｂと溶接する。以降、同様に、１層目及び２層目の円周線において所定の１磁極離れた各スロット１２に導体セグメント３６ａを反リード側から差し込み、これによってリード側へ突き出た２本のコイルエンド部３６ｂを接続対象のもの同士溶接する。この溶接によって１層目及び２層目の円周線で周回して繋がった第１巻線を、３層目及び４層目の円周線で周回して繋がった第１巻線と矢印Ｙ３で示すＳ字型セグメント３６ｊで溶接して接続する。

同様に、５層目及び６層目を周回する第１巻線は反リード側から差し込まれ、７層目及び８層目を周回する第１巻線はリード側から差し込まれ、９層目及び１０層目を周回する第１巻線は反リード側から差し込まれているので、これら径方向に隣り合わせで円周線を周回して反対側に突き出る第１巻線のコイルエンド部３６ｂ同士をＳ字型セグメント３６ｊで接続する。これによって、第１巻線Ｕ１のＵｄ＋〜Ｕｄ-までのＵｃ区間が巻回される。この第１巻線Ｕ１の端部Ｕｄ-が中性点ＵＮとなる。

このように本実施形態の回転電機の固定子３０は、同心円状に複数のスロット１２を有する円環状の固定子コア１４と、固定子コア１４にスロット１２に挿通されて巻回される複数の概略Ｕ字形状の導体セグメント３６ａから成る固定子巻線３６とを有し、導体セグメント３６ａの分岐した１つのコイルエンド部３６ｂが、接続対象である他の導体セグメント３６ａの１つのコイルエンド部３６ｂと対となって溶接されて成る構成において、複数の導体セグメント３６ａが、固定子コア１４の径方向に配列されたスロット１２に固定子コア１４に組み込まれる回転子の軸方向の両面側から差し込まれ、この差込口と反対側の口から互いに逆方向にコイルエンド部３６ｂが突き出ており、この突き出た接続対象のコイルエンド対３６ｃが溶接されている構成とした。

これによって、半径方向に配列されるコイルエンド対３６ｃが固定子コア１４の軸方向のリード側と反リード側との両面から互いに逆方向に突き出ているので、隣合うコイルエンド対３６ｃが逆方向に突き出ていれば、同一面側から径方向に突き出た複数のコイルエンド対３６ｃは、隣合うコイルエンド対３６ｃとコイルエンド対３６ｃとの間に逆方向のコイルエンド対３６ｃのスペースが介在することになる。従って、同一面側から突き出た隣合うコイルエンド対３６ｃ同士の間隔（図１０の符号ｄ３を参照）が、そのスペース分長くなるので、隣合うコイルエンド対３６ｃ同士の間隔を長くすることが出来る。このため、複数のコイルエンド部３６ｂが真直ぐな儘であっても、同一面で隣合うコイルエンド対３６ｃ同士の沿面距離を、互いの絶縁性が保持できる状態に十分にとることが出来る。

これによって、従来構成のように各コイルエンド部３６ｂの付根部分を半径方向の外周側に曲げるための高さ（軸方向の高さ）が不要となるので、その分、コイルエンド全体の高さを低くすることが出来る。このため、固定子を軸方向にダウンサイジングして小型化することができる。従って、固定子を収容するモータハウジングも小型化できるので、その分車両への搭載性を向上させることが出来る。

また、従来構成では、コイルエンド部３６ｂを半径方向の外周側と周方向への双方の曲げを同時に行わねばならないので、コイルエンド部３６ｂの絶縁被膜が劣化し、絶縁性が悪くなっていた。しかし、本実施形態では、周方向への曲げのみで良いので、絶縁被膜の劣化を防止し、絶縁性を向上させることができる。

更に、従来構成のような、導体セグメント３６ａのコイルエンド部３６ｂの付根部分を曲げるための長さが不要となるので、その分、セグメント材料を削減し、材料コストを低減することが出来る。

次に、複数の導体セグメント３６ａは、軸方向の両面側の一面側と他面側とから径方向に交互に差し込まれている構成とした。

これによって、固定子コア１４の軸方向の一面側から径方向に突き出る複数のコイルエンド対３６ｃが、１つ置きに突き出ることになるので、その分、同一面で突き出た隣合うコイルエンド対３６ｃ同士の間隔を長くすることが出来る。このため、同一面で隣合うコイルエンド対３６ｃ同士の沿面距離を、互いの絶縁性が保持できる状態に十分にとることが出来る。

また、固定子コア１４の軸方向の一面側から突き出たコイルエンド部３６ｂと、他面側から突き出たコイルエンド部３６ｂとを、スロット１２に挿通されて両面側から端部が突き出たＳ字型セグメント３６ｊと溶接することによって接続する構成とした。

これによって、固定子コア１４に導体セグメント３６ａを周回して巻回する際に、巻回の方向が逆転する位置に逆方向からスロット１２に差し込まれた各導体セグメント３６ａのコイルエンド部３６ｂを、一面側と他面側とでＳ字型セグメント３６ａによって接続することが出来る。つまり、挿入方向が異なる導体セグメント３６ａを接続することができる。

更に、Ｓ字型セグメント３６ａでコイルエンド部３６ｂ同士が接続される部分のコイルエンド部３６ｂを、径方向に曲げる構成とした。

これによって、Ｓ字型セグメント３６ａでコイルエンド部３６ｂ同士が接続される部分は、図８に矢印Ｙ４で指示すと共に、図１２及び図１３に楕円枠Ｋ１で囲むように、径方向にコイルエンド部３６ｂが隣接して密集状態に配列されるので、その密集部分のコイルエンド部３６ｂの例えば根元を径方向に折り曲げれば、コイルエンド部３６ｂ間の間隔を適正な沿面距離となるように開けることが出来る。

１２スロット
１４固定子コア
３０固定子
３６固定子巻線
３６ａ導体セグメント
３６ｂ，３６ｂ−１〜３６ｂ−１０コイルエンド部
３６ｃコイルエンド対
３６ｄ溶接部

Claims

同心円状に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、当該固定子コアにスロットに挿通されて巻回される複数の導体セグメントから成る固定子巻線とを有し、当該導体セグメントの分岐した１つのコイルエンド部が、接続対象である他の導体セグメントの１つのコイルエンド部と対となって溶接されて成る回転電機の固定子において、
前記複数の導体セグメントは、前記固定子コアの径方向に配列されたスロットに当該固定子コアに組み込まれる回転子の軸方向の両面側の一面側と他面側とから径方向に交互に差し込まれ、この差込口と反対側の口から互いに逆方向にコイルエンド部が突き出ており、この突き出た接続対象のコイルエンド対が溶接されているとともに、
前記固定子コアの前記軸方向の一面側から突き出たコイルエンド部と、他面側から突き出たコイルエンド部とは、前記スロットに挿通されて両面側から端部が突き出たＳ字型の導体セグメントにより接続されていることを特徴とする回転電機の固定子。
前記Ｓ字型の導体セグメントでコイルエンド部同士が接続される部分のコイルエンド部を、径方向に曲げ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。
同心円状に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、当該固定子コアにスロットに挿通されて巻回される複数の導体セグメントから成る固定子巻線とを有し、当該導体セグメントの分岐した１つのコイルエンド部が、接続対象である他の導体セグメントの１つのコイルエンド部と対となって溶接される回転電機の固定子の製造方法において、
前記固定子コアの径方向に配列されたスロットに、前記複数の導体セグメントを当該固定子コアに組み込まれる回転子の軸方向の両面側の一面側と他面側とから径方向に交互に差し込む第１のステップと、
前記第１のステップの差し込みによって当該差込口と反対側の口から互いに逆方向に突き出た導体セグメントのコイルエンド部を周方向に折り曲げる第２のステップと、
前記第２のステップで折り曲げられたコイルエンド部における接続対象のコイルエンド対を、前記固定子コアの前記軸方向の一面側から突き出たコイルエンド部と、他面側から突き出たコイルエンド部とを、前記スロットに挿通されて両面側から端部が突き出たＳ字型の導体セグメントを間に介在して溶接する第３のステップと
を含むことを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
前記第３のステップにおいて、前記Ｓ字型の導体セグメントでコイルエンド部同士が接続される部分のコイルエンド部を、径方向に曲げることを特徴とする請求項３に記載の回転電機の固定子の製造方法。