JP5674012B2 - 回転電機の固定子およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両において電動機や発電機として使用される回転電機の固定子およびその製造方法に関する。

従来より、回転電機の固定子として、周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、スロットに収容されるスロット収容部と周方向の異なるスロットに収容されたスロット収容部同士をスロットの外部で接続しているターン部とを有する複数の導線を固定子コアに巻装してなる固定子巻線と、を備えたものが一般的に知られている。

そして、スロット内に配置される導線の占積率を向上させるために、軸線に対して垂直方向の断面形状が矩形形状であるとともに、展開したときの全体形状がクランク状に蛇行した形状の各相巻線（Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線）により、固定子巻線を構成する技術が知られている。この場合、固定子巻線を構成する各相巻線は、所定の回数、渦巻き状に巻回されている。

また、例えば特許文献１には、固定子巻線の製造方法として、導線よりなる成形体を複数組み込んで帯状の組み込み体を形成し、その組み込み体を、回転させた円筒状の芯部材に渦巻き状に巻き取ることにより、径方向に複数の層を為す円筒状の固定子巻線を製造することが開示されている。

特開２００９−２４７１９９号公報

ところで、上記特許文献１のように製造される固定子巻線は、同一のスロット内に収容される複数の導線のスロット収容部が径方向に整列した状態にされている必要がある。しかし、組み込み体を芯部材に巻き取る際には、大きなスプリングバック（弾性復帰作用）が発生することから、スロット収容部の位置ずれが発生し易いという問題があった。

そこで、組み込み体の巻き取り工程を排除するために、導線よりなる成形体を組み込んで組み込み体を形成する前に、それぞれの成形体のターン部を周方向に沿って円弧形状に延びるように成形して、全体形状が渦巻き状となった所定形状の巻回体を形成し、その巻回体を複数組み込んで固定子巻線を製造することが考えられる。

しかし、このようにした場合、図２９に示すように、ダイ１９１およびパンチ１９５を備えた成形装置により導線のターン部１５２を周方向に沿った円弧形状に成形する際に、スプリングバックが発生してターン部１５２の端部に接続するスロット収容部１５１が径方向外方へ戻るように変位する。しかも、このときスロット収容部１５１は、図３０に示すように、スロット収容部１５１の一端部と他端部とでスプリングバックの方向が異なるため捩れた状態になる。このようにスロット収容部１５１が捩れた状態になると、スロット内での導線（スロット収容部１５１）の占積率が低下するだけではなく、スロットの内周側端部に形成される磁気ギャップの確保が困難になり損失悪化を招くという問題が発生する。

また、スロット収容部１５１が捩れた状態になると、スロットの外部で固定子コアの径方向に複数並んだ状態に配置されるターン部１５２の整列精度が低下し、ターン部１５２を密な状態に配置することができなくなる。そのため、固定子巻線の体格が大きくなり、大型化を招くこととなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、固定子巻線を構成する導線の整列精度を向上させて、占積率の低下や損失悪化を回避し得るとともに、固定子巻線の大型化をも回避し得るようにした回転電機の固定子およびその製造方法を提供することを解決すべき課題とするものである。

上記課題を解決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固定子コアと、前記スロットに収容されるスロット収容部と周方向の異なる前記スロットに収容された前記スロット収容部同士を前記スロットの外部で接続しているターン部とを有する複数の導線を前記固定子コアに巻装してなり、前記スロット収容部および前記ターン部がそれぞれ前記固定子コアの径方向に複数並んだ状態で配置されている固定子巻線と、を備えた回転電機の固定子において、前記ターン部は、前記固定子コアの周方向に沿って延びる円弧形状に成形され、且つ前記スロットから外部に突出する前記ターン部の突出箇所に、屈曲加工が施されることにより前記スロット収容部に対して略直角に屈曲されて前記固定子コアの軸方向両側の端面に沿って周方向に延びる段部を有するとともに、少なくとも一方の前記段部の周方向中間部に前記円弧形状の曲率が変化する変曲点を有することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、固定子巻線を構成する複数の導線のターン部は、成形加工により固定子コアの周方向に沿って延びる円弧形状に成形され、且つスロットから外部に突出するターン部の突出箇所に、屈曲加工が施されることによりスロット収容部に対して略直角に屈曲されて固定子コアの軸方向両側の端面に沿って周方向に延びる段部を有するとともに、少なくとも一方の段部の周方向中間部に円弧形状の曲率が変化する変曲点を有する。そのため、導線のターン部を円弧形状に成形加工する際に、変曲点を有することによって目的とする加工形状（円弧形状）に成形し易くなり、スプリングバック発生時の変位量を低減することが可能となる。これにより、導線のスロット収容部の捩れ発生を抑制することができるので、固定子巻線を構成する導線のスロット収容部の整列精度を向上させ、占積率の低下や損失悪化を回避することができる。また、ターン部の整列精度を向上させてターン部を密な状態に配置することができるので、固定子巻線の大型化を回避することができる。
さらに、変曲点は、少なくとも一方の段部の周方向中間部に設定されていることから、段部の端部の屈曲加工により硬化した部位を回避した位置に変曲点を設定することができる。これにより、ターン部を円弧形状に成形する成形加工を施す際に、ターン部を目的の円弧形状に容易に成形することができ、且つスプリングバックの発生を小さく抑制することができる。

本発明において、変曲点とは、ターン部が固定子コアの周方向に沿って延びる円弧形状に成形される際に、ターン部の少なくとも一方の端部に設定される曲率が変化する箇所のことをいう。また、曲率とは、周方向に沿って湾曲した円弧形状部の曲率中心までの径（ｒ）の逆数（１／ｒ）のことである。よって、ターン部は、変曲点を挟んだ両側が変曲点で折れ曲がった状態になる。この場合、変曲点よりも固定子コア周方向の内側に位置しターン部の大部分を占める中央部は、円弧形状に成形される。また、変曲点よりも固定子コア周方向の外側に位置する部分（ターン部の端部）は、円弧形状に成形されていても、ストレート形状に成形されていてもよい。

本発明において、変曲点は、円弧形状に成形されたターン部の何れか一方の端部に設けてもよく、両方の端部に設けてもよい。なお、変曲点の設定位置がスロット収容部に近いほど、固定子コアの軸方向端面から外方に突出した固定子巻線のコイルエンド部（ターン部の集合体）の外径を小さくすることができるので、変曲点は、ターン部の両端に接続するスロット収容部に近い位置に設定するのが好ましい。

請求項２に記載の発明は、前記ターン部は、前記変曲点よりも前記固定子コアの周方向の外側に位置する部分が前記固定子コアの径方向の内方側へ向けて前記変曲点で曲げられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、変曲点よりも固定子コアの周方向の外側に位置する部分と接続するスロット収容部も、固定子コアの径方向の内方側へ変位した状態になる。そのため、スプリングバック発生時におけるスロット収容部の一端部の戻り方向と他端部の戻り方向とのなすずれ角度を小さくすることができるので、スロット収容部の捩れ発生をより確実に抑制することが可能となる。

請求項３に記載の発明は、前記ターン部は、前記スロット収容部と接続する少なくとも一方の端部に、前記固定子コアの周方向にストレートに延びるストレート部を有することを特徴とする。

通常、導線のターン部とスロット収容部との接続部は屈曲加工されており、その屈曲加工近傍部は硬化している。そのため、ターン部を円弧形状に成形する成形加工を施す際には、その硬化した屈曲加工近傍部は、目的の円弧形状に成形し難く、且つ大きなスプリングバックが発生する。よって、請求項３に記載の発明のようにストレート部を設定して、硬化した屈曲加工近傍部には円弧形状の成形加工を施さないようにすることにより、ターン部を目的の円弧形状に成形し易くなり、且つスプリングバックの発生を小さく抑制することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、同一の前記スロットに収容された複数の前記スロット収容部とそれぞれ接続して前記固定子コアの径方向に並んだ状態で配置されている複数の前記ターン部に設けられた前記ストレート部は、ストレート長さが同等にされていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、固定子巻線の仕様により、同一のスロットに収容された複数のスロット収容部同士の間に形成される隙間が同等となっている場合に、それらのスロット収容部と接続して固定子コアの径方向に並んだ状態で配置されている複数のターン部を、互いに干渉することなく整列させた状態に配置することができる。これにより、固定子巻線のコイルエンド部においてターン部をコンパクトに配置することができるので、コイルエンド部の外径をより小さくすることが可能となる。

請求項５に記載の発明は、同一の前記スロットに収容された複数の前記スロット収容部とそれぞれ接続して前記固定子コアの径方向に並んだ状態で配置されている複数の前記ターン部に設けられた前記ストレート部は、前記固定子コアの径方向の外方側から内方側に向かうにつれてストレート長さが長くされていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、固定子巻線の仕様により、同一のスロットに収容された複数のスロット収容部同士の間に形成される隙間が、固定子コアの径方向の外方側から内方側に向かうにつれて広くなっている場合に、それらのスロット収容部と接続して固定子コアの径方向に並んだ状態で配置されている複数のターン部を、互いに干渉することなく整列させた状態に配置することができる。これにより、固定子巻線のコイルエンド部においてターン部をコンパクトに配置することができるので、コイルエンド部の外径をより小さくすることが可能となる。

請求項６に記載の発明は、同一の前記スロットに収容された複数の前記スロット収容部とそれぞれ接続して前記固定子コアの径方向に並んだ状態で配置されている複数の前記ターン部に設けられた前記ストレート部は、前記固定子コアの径方向の内方側から外方側に向かうにつれてストレート長さが長くされていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、固定子巻線の仕様により、同一のスロットに収容された複数のスロット収容部同士の間に形成される隙間が、前記固定子コアの径方向の内方側から外方側に向かうにつれて広くなっている場合に、それらのスロット収容部と接続して固定子コアの径方向に並んだ状態で配置されている複数のターン部を、互いに干渉することなく整列させた状態に配置することができる。これにより、固定子巻線のコイルエンド部においてターン部をコンパクトに配置することができるので、コイルエンド部の外径をより小さくすることが可能となる。

請求項７に記載の発明は、前記ターン部は、前記固定子コアの軸方向端面と平行な前記段部を含む複数の段部を有する階段状に形成されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、ターン部が固定子コアの端面と平行な前記段部を含む複数の段部を有する階段状に形成されていることから、固定子コアの軸方向端面から外方に突出したターン部の突出高さを低くすることができる。

請求項８に記載の発明は、前記変曲点は、前記スロット収容部に隣接する前記段部の周方向中間部に設けられていることを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、スロット収容部に隣接する段部の両端部は、屈曲加工が施されて硬化していることから、その硬化した屈曲加工近傍部を回避した位置に変曲点を設定することができる。そのため、ターン部を円弧形状に成形する成形加工を施す際に、ターン部を目的の円弧形状に容易に成形することができ、且つスプリングバックの発生を小さく抑制することが可能となる。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の回転電機の固定子の製造方法であって、前記スロット収容部と前記ターン部とを有する導線を形成する導線形成工程と、前記ターン部を固定子コアの周方向に沿って延びる円弧形状に成形して、前記ターン部の少なくとも一方の端部に曲率が変化する変曲点を有する渦巻き状の巻回体を形成する成形工程と、複数の前記巻回体を軸方向に相対移動させて組み付けて前記固定子巻線を作製する固定子巻線形成工程と、前記固定子巻線と前記固定子コアとを組み付けるコア組付工程と、を有することを特徴とする。

請求項９に記載の発明によれば、ターン部を固定子コアの周方向に沿って延びる円弧形状に成形して、ターン部の少なくとも一方の端部に曲率が変化する変曲点を有する渦巻き状の巻回体を形成する成形工程を有するので、固定子巻線を構成する導線の整列精度を向上させて、占積率の低下や損失悪化を回避し得るとともに、固定子巻線の大型化をも回避し得るようにした回転電機の固定子を容易に製造することができる。

実施形態１に係る回転電機の構成を模式的に示す軸方向断面図である。 実施形態１に係る回転電機の固定子の全体斜視図である。 実施形態１に係る回転電機の固定子の平面図である。 実施形態１に係る回転電機の固定子の側面図である。 実施形態１に係る固定子コアの平面図である。 実施形態１に係る分割コアの平面図である。 実施形態１に係る固定子巻線の全体斜視図である。 実施形態１に係る固定子巻線の側面図である。 実施形態１に係る固定子巻線の平面図である。 実施形態１に係る固定子巻線の底面図である。 （Ａ）（Ｂ）は実施形態１において用いられる導線の断面図である。 （Ａ）は実施形態１において用いられる導線の上面図であり、（Ｂ）はその導線の平面図である。 実施形態１において用いられる渦巻き状に成形された導線の全体斜視図である。 （Ａ）は実施形態１において用いられる導線のターン部の形状を示す斜視図であり、（Ｂ）は隣接する複数のターン部を示す斜視図である。 実施形態１における固定子巻線のコイルエンド部での導線の配置状態を模式的に示す説明図である。 実施形態１において用いられる固定子巻線の結線図である。 実施形態１において各スロットの最外径側に配置される各導線の第１スロット収容部の配置位置を示す説明図である。 実施形態１の固定子巻線において１本の導線（Ｕ１−４’）のスロット収容部の配置位置および軌跡を示す説明図である。 実施形態１においてＶ相の巻線の接続状態を示す巻線仕様図である。 実施形態１の製造方法の製造工程を示すブロック図である。 実施形態１の導線形成工程における折曲げ加工の様子を示す説明図である。 （Ａ）は実施形態１の導線形成工程における折曲げ加工を開始する前の説明図であり、（Ｂ）は実施形態の導線形成工程における折曲げ加工を開始した直後の説明図である。 実施形態１の成形工程において成形された導線の軸方向から見た平面図である。 実施形態１の成形工程において導線のターン部を円弧形状に成形する状態を示す説明図である。 実施形態１の成形工程終了後においてスロット収容部に捩れが発生しない状態を示す説明図である。 実施形態の固定子巻線形成工程において複数の導線を軸方向に相対移動させて組み付ける状態を示す説明図である。 実施形態２における固定子巻線のコイルエンド部での導線の配置状態を模式的に示す説明図である。 実施形態３における固定子巻線のコイルエンド部での導線の配置状態を模式的に示す説明図である。 導線のターン部を円弧形状に成形した際にスプリングバックが発生した状態を示す断面図である。 導線のターン部を円弧形状に成形した際にスプリングバックによりスロット収容部の捩れが発生した状態を示した断面図である。

以下、本発明の回転電機の固定子の実施形態について具体的に説明する。なお、説明する実施形態はあくまでも実施形態の例にすぎず、本発明は下記の実施形態に限定解釈されるものではない。本発明の回転電機の固定子は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。

〔実施形態１〕
図１は、実施形態１に係る回転電機の構成を模式的に示す軸方向断面図である。図２は、本実施形態に係る回転電機の固定子の全体斜視図であり、図３はその固定子の平面図、図４はその固定子の側面図である。

本実施形態の回転電機１は、例えば車両の電動機および発電機を兼ねる回転電機として使用されるものであって、略有底筒状の一対のハウジング部材１０ａ，１０ｂが開口部同士で接合されてなるハウジング１０と、ハウジング１０に軸受け１１，１２を介して回転自在に支承される回転軸１３に固定された回転子１４と、ハウジング１０の内部で回転子１４を包囲する位置でハウジング１０に固定された固定子２０と、を備えている。

回転子１４は、永久磁石により磁性が周方向に交互に異なる磁極を、固定子２０の内周側と向き合う外周側に複数形成している。回転子１４の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではない。本実施形態においては、８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）の回転子が用いられている。

固定子２０は、図２〜図４に示すように、固定子コア３０と、複数（本実施形態では４８本）の導線５０から形成される三相の固定子巻線４０とを備えている。なお、固定子コア３０と固定子巻線４０との間には、絶縁紙を配してもよい。

図５は、本実施形態に係る固定子コアの平面図である。図６は、本実施形態に係る分割コアの平面図である。

固定子コア３０は、図５に示すように、内周に複数のスロット３１を形成された円環状を呈している。複数のスロット３１は、その深さ方向が径方向と一致するように周方向に設けられている。固定子コア３０に形成されたスロット３１の数は、回転子の磁極数（８磁極）に対し、固定子巻線４０の一相あたり２個の割合で形成されている。本実施形態では、８×３×２＝４８より、スロット数は４８個とされている。

固定子コア３０は、図６に示す分割コア３２を所定の数（本実施形態では２４個）を周方向に連結して形成されている。分割コア３２の外周には、外筒３７が嵌合されている（図２〜４参照）。分割コア３２は、一つのスロット３１を区画するとともに、周方向で隣接する分割コア３２との間で一つのスロット３１を区画する形状を呈している。具体的には、分割コア３２は、径方向内方に伸びる一対のティース部３３と、ティース部３３を径方向外方で連結するバックコア部３４とを有している。

固定子コア３０を構成する分割コア３２は、複数枚の電磁鋼板を積層させて形成されている。積層された電磁鋼板の間には、絶縁薄膜が配置されている。分割コア３２は、この電磁鋼板の積層体からだけでなく、従来公知の金属薄板および絶縁薄膜を用いて形成してもよい。

図７は、本実施形態に係る固定子巻線の全体斜視図であり、図８は、その固定子巻線の側面図、図９は、その固定子巻線の平面図、図１０は、その固定子巻線の底面図である。

固定子巻線４０は、図７〜図１０に示すように、複数の導線５０により円筒形状に形成されており、固定子コア３０のスロット３１内に収容される直状部４１と、この直状部４１の両端においてスロット３１外に配置されるコイルエンド部４２を有する。一方のコイルエンド部４２の端面において、出力線および中性点が軸方向に突出するとともに、内径側から突出した導線５０の端部を外径側から突出した導線５０の端部に接続する渡り部７０が設けられている。

固定子巻線４０を構成する導線５０は、図１１（Ａ）に示すように、銅製の導体６７と、導体６７の外周を覆い導体６７を絶縁する内層６８ａおよび外層６８ｂからなる絶縁被膜６８とから形成されている。内層６８ａおよび外層６８ｂを合わせた絶縁被膜６８の厚みは、１００μｍ〜２００μｍの間に設定されている。このように、内層６８ａおよび外層６８ｂからなる絶縁被膜６８の厚みが厚いので、導線５０同士を絶縁するために導線５０同士の間に絶縁紙等を挟み込む必要がなくなっているが、導線５０同士の間あるいは固定子コア３０と固定子巻線４０との間に絶縁紙を配設してもよい。

外層６８ｂはナイロン等の絶縁材で形成され、内層６８ａは外層６８ｂよりもガラス転移温度の高い熱可塑性樹脂またはポリアミドイミド等の絶縁材で形成されている。これにより、回転電機１００に発生する熱により外層６８ｂは内層６８ａよりも早く結晶化するため、外層６８ｂの表面硬度が高くなり、導線５０に傷がつきにくくなる。このため、後述するターン部５２に段部を形成する加工を施した導線５０の絶縁を確保することができる。

さらに、導線５０は、図１１（Ｂ）に示すように、内層６８ａおよび外層６８ｂからなる絶縁被膜６８の外周をエポキシ樹脂等からなる融着材６９で被覆してもよい。これにより、融着材６９は、回転電機に発生する熱により絶縁被膜６８よりも早く溶融するので、同じスロット３１に収容されている複数の導線５０同士が融着材６９同士により熱接着する。その結果、同じスロット３１に収容されている複数の導線５０が一体化し導線５０同士が硬化することで、スロット３１内の導線５０の機械的強度が向上する。なお、絶縁被膜６８の外層６８ｂには、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）よりなる被膜を用いてもよい。

図１２は、導線５０を平面上に展開した場合の展開図である。導線５０は、図１２に示すように、固定子コア３０のスロット３１内に収容される複数のスロット収容部５１と、スロット３１から固定子コア３０の外に突出し、周方向に異なるスロットに収容されているスロット収容部５１同士を接続している複数のターン部５２とを有する。具体的には、複数のスロット収容部５１は、少なくとも、スロット３１に収容される第１スロット収容部５１Ａと、第１スロット収容部５１Ａから周方向に離間したスロット３１に収容される第２スロット収容部５１Ｂと、第２スロット収容部５１Ｂから周方向に離間したスロット３１に収容される第３スロット収容部５１Ｃを含む。また、複数のターン部５２は、少なくとも、固定子コア３０の一端側におけるスロット３１の外部で第１スロット収容部５１Ａと第２スロット収容部５２Ｂを接続する第１ターン部５２Ａと、固定子コア３０の他端側におけるスロット３１の外部で第２スロット収容部５１Ｂと第３スロット収容部５１Ｃを接続する第２ターン部５２Ｂを含む。なお、本実施形態においては、図１２に示すように、各導線５０は、１２個のスロット収容部５１Ａ〜５１Ｌと、１１個のターン部５２Ａ〜５２Ｋを備えている。

具体的には、本実施形態におけるスロット収容部５１は、図１２の左端に位置する第１スロット収容部５１Ａから順に、固定子コア３０の周方向に離間したスロット３１にそれぞれ収容される第２スロット収容部５１Ｂ、第３スロット収容部５１Ｃ、・・・、第１２スロット収容部５１Ｌの１２個からなる。また、ターン部５２は、固定子コア３０の一端側におけるスロット３１の外部と固定子コア３０の他端側におけるスロット３１の外部とで交互にスロット収容部５１同士を接続する第１ターン部５２Ａ、第２ターン部５２Ｂ、・・・、第１０ターン部５２Ｊ、および第１１スロット収容部５１Ｋと第１２スロット収容部５１Ｌを接続する第１１ターン部５２Ｋの１１個からなる。

この導線５０の隣り合うスロット収容部５１同士の周方向（矢印Ｙ方向）の離間距離Ｘは、全ての箇所で異なるようにされている。この場合、離間距離Ｘは、導線５０の第１スロット収容部５１Ａ側から第１２スロット収容部５１Ｌ側に向かうにつれて、徐々に短くなるようにされている。即ち、離間距離Ｘは、Ｘ１＞Ｘ２＞Ｘ３＞Ｘ４＞Ｘ５＞Ｘ６＞Ｘ７＞Ｘ８＞Ｘ９＞Ｘ１０＞Ｘ１１となっている。なお、離間距離Ｘは、固定子コア３０の周方向において隣り合うスロット３１同士の離間距離（スロットピッチ）を考慮して適宜設定される。

導線５０の両端には、他の導線５０等と接続するための引出し部５３ａ、５３ｂが設けられている。一方の引出し部５３ａは、第１スロット収容部５１Ａの端末から内側（図１２の右側）へ戻るように、スロット収容部５１間にあるターン部５２の略半分の長さに形成されたターン部５２Ｍを介して形成されている。よって、一方の引出し部５３ａは、第１スロット収容部５１Ａからターン部５２Ｍの長さだけ内側（図１１の右側）へ寄った所に位置している。他方の引出し部５３ｂは、第１２スロット収容部５１Ｌの端末から内側（図１２の左側）へ戻るように、スロット収容部５１間にあるターン部５２の略半分の長さに形成されたターン部５２Ｎを介して形成されている。よって、他方の引出し部５３ｂは、第１２スロット収容部５１Ｌからターン部５２Ｎの長さだけ内側（図１２の左側）へ寄った所に位置している。他方の引出し部５３ｂとターン部５２Ｎとの間には、固定子巻線４０の軸方向端面上で固定子コア３０の径方向外方へ折り曲げられて配置される渡り部７０が設けられている。

なお、図１２に示す導線５０は、それぞれのターン部５２に対して成形加工が施されることにより、図１３に示すように、周方向に略１周半する渦巻き状の巻回体に成形される。即ち、導線５０のそれぞれのターン部５２は、固定子コア３０の周方向に沿って延びる円弧形状に成形される。このとき、円弧形状のターン部５２は、両端部に曲率が変化する変曲点５７ａ、５７ｂを有するように成形される（図１４（Ａ）参照）。この変曲点５７ａ、５７ｂに関しては後で詳述する。

図１４（Ａ）は、導線のターン部の形状を示す斜視図であり、図１４（Ｂ）は、隣接する複数のターン部を示す斜視図である。図１４（Ａ）に示すように、ターン部５２の略中央部には、ターン部５２の両端に接続するスロット収容部５１の径方向での位置をずらすためのクランク部５４が設けられている。具体的には、クランク部５４は、第１〜第１２スロット収容部５１Ａ〜５１Ｌのそれぞれを、導線５０の長手方向およびスロット収容部５１の長手方向に対して直交する方向（固定子コア３０の径方向）に順次変位させるようにクランク状に形成されている。その結果、導線５０は、図１２（Ａ）に示すように階段状の形状を有することになる。

クランク部５４は、固定子コア３０の径方向に変位して固定子コア３０の端面３０ａに沿って延びるようにクランク形状に形成されている。クランク部５４のクランク形状によるずれ量（固定子コア３０の径方向への変位量）は、ターン部５２の径方向厚み分である。これにより、ターン部５２によって接続されたスロット収容部５１同士は、ターン部５２の径方向厚み分だけ変位している。このようにクランク部５４がターン部５２に設けられていることにより、図１４（Ｂ）に示すように、周方向に隣接している導線５０のターン部５２同士を密に巻回できる。また、図１４（Ｂ）に示すように周方向に隣接するターン部５２は互いに同じ形状であり、ターン部５２同士が干渉するのを防止している。

また、スロット３１から固定子コア３０の外に突出するターン部５２の突出箇所に、導線５０がまたがって設置されているスロット同士に向けて固定子コア３０の軸方向両側の端面３０ａに沿って段部５５が形成されている。これにより、スロット３１から突出している導線５０のターン部５２の突出箇所の間隔、言い換えればターン部５２が形成する三角形状部分の底辺の長さは、導線５０がまたがって設置されているスロット同士の間隔よりも狭くなっている。その結果、コイルエンド部４２の高さが低くなる。ターン部５２の突出箇所に形成された段部５５は、屈曲加工が施されることによりスロット収容部５１に対して略直角に屈曲されており、屈曲部およびその近傍部は、屈曲加工により硬化している。

また、固定子コア３０の端面３０ａに沿った段部５５の長さをｄ１、周方向に隣接するスロット３１同士の間隔をｄ２とすると、ｄ１≦ｄ２になっている。これにより、導線５０の段部５５が周方向に隣り合うスロット３１から突出する導線５０と干渉することを防止できる。これにより、周方向に隣接するスロット３１から突出する導線５０（ターン部５２）同士が互いに干渉することを避けるために、コイルエンド部４２の高さが高くなったり、あるいはコイルエンド部４２の径方向の幅が大きくなったりすることを防止できる。その結果、コイルエンド部４２の高さが低くなる。さらに、コイルエンド部４２の径方向の幅が小さくなるので、固定子巻線４０が径方向外側に張り出すことを防止する。

さらに、導線５０には、ターン部５２の略中央部のクランク部５４と、ターン部５２の突出箇所に形成した段部５５との間に、それぞれ２個の段部５６が形成されている。つまり、固定子コア３０の一方の軸方向の端面３０ａ側の導線５０のターン部５２には、１個のクランク部５４と合計６個の段部５５、５６が形成されている。これにより、クランク部５４や段部５５、５６を形成しない三角形状のターン部の高さに比べ、ターン部５２の高さが低くなる。クランク部５４のクランク形状も、段部５５、５６と同様に、固定子コア３０の端面３０ａに沿って形成されている。したがって、導線５０のターン部５２は、クランク部５４を挟んで両側が階段状に形成されている。

そして、本実施形態では、上述したように、図１２に示す導線５０は、それぞれのターン部５２に対して成形加工が施されることにより、周方向に略１周半する渦巻き状の巻回体に成形される（図１３参照）。このとき、ターン部５２は、固定子コア３０の周方向に沿って延びる円弧形状に成形され、図１４（Ａ）に示すように、その両端部の２箇所に、曲率が変化する変曲点５７ａ、５７ｂを有するように成形されている。この変曲点５７ａ、５７ｂは、ターン部５２のスロット収容部５１に隣接する段部５５の周方向中間部に設けられている。即ち、変曲点５７ａ、５７ｂは、段部５５の両端の、屈曲加工により硬化した屈曲加工近傍部を回避した位置に設定されている。これにより、ターン部５２を円弧形状に成形する成形加工を施す際に、ターン部５２を目的の円弧形状に容易に成形することができるとともに、スプリングバックの発生を小さく抑制することができるので、スロット収容部５１の捩れ発生が抑制される。

本実施形態の場合、変曲点５７ａ、５７ｂよりも固定子コア３０の周方向の内側に位置しターン部５２の大部分を占める中央部は、クランク部５４を除き、一定の曲率の円弧形状に成形されている。即ち、クランク部５４の両側の円弧形状部は、同じ曲率で成形されている。変曲点５７ａ、５７ｂよりも固定子コア３０の周方向の外側に位置する部分（ターン部５２の両端部）は、固定子コア３０の周方向にストレートに延びるストレート部５８ａ、５８ｂとされている。このストレート部５８ａ、５８ｂは、固定子コア３０の径方向内方側へ向かって変曲点５７ａ、５７ｂで曲げられている。また、本実施形態では、ストレート部５８ａ、５８ｂのストレート長さは、全てのストレート部５８ａ、５８ｂが同等にされている。なお、導線５０に設けられている１１個のターン部５２Ａ〜５２Ｋは、固定子巻線４０の内周側に位置するものほど、円弧形状の曲率が徐々に小さくなるようにされている。

固定子巻線４０は、図１２に示した導線５０を４８本用いて形成されている。ただし、固定子巻線４０に出力線や中性点などを設けるために、渡り部７０を設けていない導線５０を適宜混在させても良い。したがって、本実施形態では、４８本の導線５０の全ては、各導線５０の両端部に形成された引出し部５３ａ、５３ｂの間において同じ形状に成形されている。

この固定子巻線４０を構成する導線５０は、ターン部５２の略中央部に、ターン部５２の径方向厚み分だけ径方向にずれたクランク部５４が設けられていることにより、ターン部５２によって接続されたスロット収容部５１同士は、固定子コア３０の中心軸線からの半径距離が、スロット収容部５１の径方向厚み分だけ異なっている。また、導線５０は、隣り合うスロット収容部５１同士の離間距離Ｘが、導線５０の第１スロット収容部５１Ａ側から第１２スロット収容部５１Ｌ側に向かうにつれて、徐々に短くなるようにされており、全ての箇所で実質的に異なっている（図１２（Ｂ）参照）。これらのことから、固定子巻線４０は、径方向に重なり合うスロット収容部５１が、周方向に位置ずれすることなく径方向一列にストレートな状態に整列するようになるので、真円筒形状により近い形状にすることができる（図７および図８参照）。

また、導線５０のターン部５２は、固定子コア３０の周方向に沿って延びる円弧形状に成形され、その両端部の２箇所に曲率が変化する変曲点５７ａ、５７ｂを有するように成形されている。そのため、ターン部５２を円弧形状に成形加工する際に、スプリングバック発生時の変位量が低減され、スロット収容部５１の捩れ発生が抑制されるので、スロット収容部５１およびターン部５２の整列精度が向上する。これにより、固定子巻線４０のコイルエンド部４２においては、図１５に示すように、固定子コア３０の径方向に複数並んだ状態に配置されているターン部５２を密な状態に配置することができ、互いに干渉することなくコンパクトに配置することが可能となる。

図１５は、固定子巻線４０のコイルエンド部４２での導線５０の配置状態を模式的に示す説明図である。ここでは、コイルエンド部４２において固定子コア３０の径方向に複数並んだ状態で配置されているターン部５２のうち、外層側（最外層）に位置するターン部５２Ｐとそのターン部５２Ｐの内層側に隣接するターン部５２Ｑとの干渉を例にとり説明する。この場合、外層側ターン部５２Ｐと内層側ターン部５２Ｑとの最も干渉し易い干渉ポイントは、本実施形態の固定子巻線４０の構造上、外層側ターン部５２Ｐの一端と接続するスロット収容部５１Ｐの内エッジと内層側ターン部５２Ｑの外エッジとなる。

図１５において、Ｄ：スロット収容部５１間の隙間、Ｗ：導線の周方向幅、Ｌ１：外層側ターン部５２Ｐのストレート部５８ａ、のストレート長さ、Ｌ２：内層側ターン部５２Ｑのストレート部５８ｂのストレート長さ、Ｒ１：外層側ターン部５２Ｐの内エッジ半径寸法、Ｒ２：内層側ターン部５２Ｑの外エッジ半径寸法、Ｒ１’：外層側スロット収容部５１Ｐの内エッジ半径寸法、Ｒ２’：内層側スロット収容部５１Ｑの外エッジ半径寸法、をそれぞれ示している。

この場合、外層側ターン部５２Ｐと内層側ターン部５２Ｑとの不干渉の成立条件は、Ｒ２≦Ｒ１’…（式１）となる。但し、Ｒ１’＝√（Ｒ１^２ −（Ｌ１＋Ｗ／２）^２ ）…（式２）である。したがって、（式１）を満足するように、Ｗ、Ｌ１、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１’のそれぞれの値を適宜設定することにより、コイルエンド部４２におけるターン部５２同士の干渉を回避しつつ、ターン部５２の整列精度を向上させることが可能となる。

また、本実施形態では、ストレート部５８ａ、５８ｂのストレート長さＬ１、Ｌ２は、全てのストレート部５８ａ、５８ｂが同等にされている。このように設定されていれば、固定子巻線４０の仕様により、同一のスロット３１に収容された複数のスロット収容部５１同士の間に形成される隙間Ｄが同等となっている場合に、ターン部５２の配置をよりコンパクトにすることが可能となる。

この固定子巻線４０は、複数の導線の第１スロット収容部５１Ａ同士、第２スロット収容部５１Ｂ同士、・・・、第１２スロット収容部５１Ｌ同士をそれぞれ周方向に連続するスロットに配置するとともに、第１スロット収容部５１Ａ同士、第２スロット収容部５１Ｂ同士、・・・、第１２スロット収容部５１Ｌ同士の固定子コアの中心軸線Ｏからの半径距離がそれぞれ等しくなるよう配置されているので、固定子巻線４０の外径寸法および内径寸法を周方向で均一化することができる。この固定子巻線４０は、図１６に示すように、それぞれの相が１６本の導線５０を直列に接続した各相巻線４３（Ｕ、Ｖ、Ｗ）をＹ結線した三相巻線として形成されている。

図１７は、本実施形態において各スロットの最外径側に配置される各導線の第１スロット収容部の配置位置を示す説明図である。図１７において、各導線５０のスロット収容部５１は、１２個の破線円と放射方向に延びる破線とが交差する位置に配置されており、最外径側と最内径側のみが矩形断面形状で表されている。また、放射方向に１列に並んだスロット収容部５１の外側には、それぞれ対応する１〜４８のスロット番号が付されている（以後、図１８においても同じ）。また、スロット番号の外側には、それぞれのスロットの最外径側（第１２層）に、巻回の始端側となる第１スロット収容部５１Ａが配置される導線の番号が付されている。

各相の巻線を構成する１６本の導線５０は、８個の同一のスロット３１にスロット収容部５１が収容される８本の導線５０と、それら８個のスロット３１とは別の８個の同一のスロット３１にスロット収容部５１が収容される８本の導線５０とに分かれている。例えばＵ相の場合には、８本の導線（Ｕ１−１）〜（Ｕ１−４）および（Ｕ１−１’）〜（Ｕ１−４’）は、外径側から内径側に向かって反時計回りに巻回されて、それぞれのスロット収容部５１が、１番スロット、７番スロット、１３番スロット、１９番スロット、２５番スロット、３１番スロット、３７番スロットおよび４３番スロットに収容される。また、他の８本の導線（Ｕ２−１）〜（Ｕ２−４）および（Ｕ２−１’）〜（Ｕ２−４’）は、外径側から内径側に向かって反時計回りに巻回されて、それぞれのスロット収容部５１が、２番スロット、８番スロット、１４番スロット、２０番スロット、２６番スロット、３２番スロット、３８番スロットおよび４４番スロットに収容される。

なお、図１７には、代表として導線（Ｕ１−１）の軌跡が示されている。図１７において、黒四角で示された部分は導線（Ｕ１−１）のスロット収容部５１が配置されていることを示し、導線（Ｕ１−１）の周方向に延びる太線は、固定子コア３０の軸方向一方側（図１７の紙面手前側）に位置するターン部５２を示し、導線（Ｕ１−１）の周方向に延びる二点鎖線は、固定子コア３０の軸方向他方側（図１７の紙面後側）に位置するターン部５２を示す（以後、図１８においても同じ）。

この固定子巻線４０は、図１７に示すように、各スロット３１において、８本の導線５０のスロット収容部５１が径方向に１２層、積層された状態になっている。導線（Ｕ１−１）は、始端側の第１スロット収容部５１Ａが１番スロットの最外層（第１２層）に位置し、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが１９番スロットの最内層（第１層）に位置している。

また、固定子巻線４０を構成する４８本の導線５０は、長手方向（周方向）に１スロットピッチずつずれて配置されているので、各導線５０の始端側となる第１スロット収容部５１Ａが、４８個の各スロット３１の最外層（第１２層）に順に収容されている。下記の表１は、１番〜４８番の各スロット３１において、最外層に位置する導線の番号と、最内層に位置する導線の番号をまとめたものである。

固定子巻線４０を構成する導線５０は、各導線５０の一端側（第１スロット収容部５１Ａ側）から他端側（第１２スロット収容部５１Ｌ側）に向かうにつれて、スロット収容部５１の固定子コア３０の中心軸線Ｏからの半径距離が順次小さくなっている。本実施形態の場合、各導線５０は、ターン部５２によって接続されたスロット収容部５１同士の固定子コア３０の中心軸線Ｏからの半径方向距離がスロット収容部５１の径方向厚み分異なっている。

図１８は、固定子巻線４０を図１７の裏側から見た場合の、１本の導線（Ｕ１−４’）の軌跡を示す図である。この導線（Ｕ１−４’）は、始端側となる第１スロット収容部５１Ａが４３番スロットの第１２層（最外層）に配置され、第２スロット収容部５１Ｂが１番スロットの第１１層に配置され、第３スロット収容部５１Ｃが７番スロットの第１０層に配置され、第４スロット収容部５１Ｄが１３番スロットの第９層に配置され、最終の第１２スロット収容部５１Ｌが１３番スロットの第１層（最内層）に配置されている。即ち、導線（Ｕ１−４’）は、始端側（外径側）から終端側（内径側）に向かうにつれて、スロット収容部５１の固定子コア３０の中心軸線Ｏからの半径距離が順次小さくなっている。

よって、固定子コア３０の中心軸線Ｏから、第１スロット収容部５１Ａまでの半径距離ｒ４３と、第２スロット収容部５１Ｂまでの半径距離ｒ１と、第３スロット収容部５１Ｃまでの半径距離ｒ７と、第４スロット収容部５１Ｄまでの半径距離ｒ１３は、順次スロット収容部５１の径方向厚み分小さくなっており、以後同様に、第１２スロット収容部５１Ｌに至るまで、半径距離が順次スロット収容部５１の径方向厚み分小さくなっている。すなわち、第１スロット収容部５１Ａから第１２スロット収容部５１Ｌに至るまで、半径距離が順次小さくなるのみで、途中で半径距離が大きくなることはない。

次に、１６本の導線５０を直列に接続してなる各相巻線４３（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のうち、代表としてＶ相の各相巻線４３の接続状態を、図１６、図１９および上記の表１を参照して説明する。なお、Ｕ相、Ｗ相の各相巻線もＶ相と同様の接続となっている。

図１６において出力線Ｖの始端に位置する導線（Ｖ１−１）は、表１および図１９に示すように、始端側の第１スロット収容部５１Ａが５番スロットの最外層（第１２層）に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが２３番スロットの最内層（第１層）に配置されている。導線（Ｖ１−１）の終端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが１７番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが３５番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ１−２）の始端側が接続されている。

導線（Ｖ１−２）の終端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが２９番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが４７番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ１−３）の始端側が接続されている。導線（Ｖ１−３）の終端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが４１番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが１１番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ１−４）の始端側が接続されている。導線（Ｖ１−４）の終端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが６番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが２４番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ２−１）の始端側が接続されている。

導線（Ｖ２−１）の終端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが１８番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが３６番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ２−２）の始端側が接続されている。導線（Ｖ２−２）の終端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが３０番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが４８番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ２−３）の始端側が接続されている。導線（Ｖ２−３）の終端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが４２番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが１２番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ２−４）の始端側が接続されている。

導線（Ｖ２−４）の終端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが４８番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが１８番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ２−４’）の終端側が接続されている。導線（Ｖ２−４’）の始端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが３６番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが６番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ２−３’）の終端側が接続されている。導線（Ｖ２−３’）の始端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが２４番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが４２番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ２−２’）の終端側が接続されている。導線（Ｖ２−２’）の始端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが１２番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが３０番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ２−１’）の終端側が接続されている。

導線（Ｖ２−１’）の始端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが４７番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが１７番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ１−４’）の終端側が接続されている。導線（Ｖ１−４’）の始端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが３５番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが５番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ１−３’）の終端側が接続されている。導線（Ｖ１−３’）の始端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが２３番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが４１番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ１−２’）の終端側が接続されている。導線（Ｖ１−２’）の始端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが１１番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが２９番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ１−１’）の終端側が接続されている。なお、導線（Ｖ１−１’）の始端側は、中性点Ｖに接続されている。

次に、表１、図１２および図１９を参照して各導線５０の接続状態を説明する。ここでは、代表として２本の導線（Ｖ１−１）（Ｖ１−２）の接続状態を説明する。一方の導線（Ｖ１−１）は、始端側となる第１スロット収容部５１Ａが５番スロットの最外層（第１２層）に配置され、終端側となる第１２スロット収容部５１Ｌが２３番スロットの最内層（第１層）に配置されている。この導線（Ｖ１−１）の終端側に設けられた引出し部５３ｂ（内周側端部）は、第１２スロット収容部５１Ｌが配置されている２３番スロットからターン部５２Ｎの長さ分だけ戻った所（２０番スロット付近）に位置している。

そして、他方の導線（Ｖ１−２）は、始端側となる第１スロット収容部５１Ａが１７番スロットの最外層（第１２層）に配置され、終端側となる第１２スロット収容部５１Ｌが３５番スロットの最内層（第１層）に配置されている。この導線（Ｖ１−２）の始端側に設けられた引出し部５３ａ（外周側端部）は、第１スロット収容部５１Ａが配置されている１７番スロットからターン部５２Ｍの長さ分だけ戻った所（２０番スロット付近）に位置している。図７〜図１０に示すように、この導線（Ｖ１−１）の引出し部５３ｂ（内周側端部）は、径方向外方側へ略直角に折り曲げられた後、その先端が、固定子巻線４０の外周端部に位置する導線（Ｖ１−２）の引出し部５３ａ（外周側端部）の先端部に溶接接合されることにより接続されている。

この溶接接合は、固定子巻線４０の最も外径側に位置するターン部５２よりも外径側において溶接により接続されている。この場合、導線（Ｖ１−１）の引出し部５３ｂ（内周側端部）の折り曲げ部は、固定子巻線４０の軸方向端面（ターン部５２の軸方向外面）上を通る渡り部７０を形成しており、２本の導線（Ｖ１−１）（Ｖ１−２）は、渡り部７０を介して接続されている。これにより、内径側に位置するス第１２ロット収容部５１Ｌの径方向内方への膨出をより効果的に防止することができるので、内径側に位置する回転子との干渉を回避することが可能となる。

なお、渡り部７０は、図３および図９に示すように、渡り部７０の径方向両端部が、固定子コア３０（固定子巻線４０）の中心軸線Ｏから放射方向に延びる直線に沿って延びるように形成されている。渡り部７０の形状をこのようにすることによって、導線の折り曲げを容易にするとともに、溶接接合を容易にすることができる。

また、この渡り部７０は、図３および図９に示すように、固定子巻線４０の軸方向端面上において、周方向に略３／４周する範囲の領域に設けられている。そして、固定子巻線４０の軸方向端面上の残り１／４周する範囲の領域には、中性点Ｖ、出力線Ｗ、中性点Ｕ、出力線Ｖ、中性点Ｗおよび出力線Ｕの引出し部が順番に並んで設けられている。即ち、固定子巻線４０の軸方向端面において、中性点Ｕ、Ｖ、Ｗの引出し部と同じ領域に出力線Ｕ、Ｖ、Ｗの引出し部が設けられているとともに、渡り部７０が設けられる領域と中性点Ｕ、Ｖ、Ｗおよび出力線Ｕ、Ｖ、Ｗの引出し部が設けられる領域が分離されている。

上記のように構成された固定子巻線４０は、外周側から分割コア３２のティース部３３が挿入されることによって固定子コア３０と組み付けられている（図２〜図４参照）。これにより、固定子巻線４０を構成する導線５０は、固定子コア３０の内周側で周方向に沿って波巻きされた状態に組み付けられている。導線５０のターン部５２によって接続されたスロット収容部５１同士は、所定のスロットピッチ（本実施形態では、３相×２個＝６スロットピッチ）だけ離間したスロット３１に収容されている。隣り合うスロット収容部５１同士を接続するターン部５２は、固定子コア３０の軸方向の両端面からそれぞれ突出しており、その突出しているターン部５２の集合体によりコイルエンド部４２が形成されている。

次に、上記のように構成された本実施形態の固定子２０の製造方法について説明する。本実施形態の固定子２０の製造方法は、図２０に示すように、導線形成工程１０１と、成形工程１０２と、固定子巻線形成工程１０３と、コア組付工程１０４とからなる。

最初の導線形成工程１０１では、図２１および図２２に示すように、治具を用いて、線材５０ａに対して、スロット３１に収容されるスロット収容部５１と、周方向に異なるスロット３１に収容されるスロット収容部５１同士を接続するターン部５２とを形成し、図１２に示す導線５０を作製する。ここで用いられる治具は、線材５０ａの幅に相当する距離を隔てて対向配置された第１および第２固定治具８１、８２と、支軸８３ａに回転可能に取着され、第１および第２固定治具８１、８２の間に挟持された線材５０ａを第１固定治具８１側へ屈曲させる回転治具８３とを備えている。第１固定治具８１は、線材５０ａが屈曲される際に屈曲部が当接する略直角のコーナ部８１ａを有する。コーナ部８１ａは、所定の大きさのアール形状とされている。

この治具により、ターン部５２を形成するには、図２２（Ａ）に示すように、第１および第２固定治具８１、８２の間に、線材５０ａのスロット収容部５１となる部分を挟持させて、支軸８３ａを中心にして回転治具８３を第１固定治具８１側へ回転させる。なお、第１固定治具８１と第２固定治具８２の対向方向は、固定子コア３０の周方向に相当する（図２１参照）。これにより、図２２（Ｂ）に示すように、回転治具８３が線材５０ａを第１固定治具８１のコーナ部８１ａに押し付け、コーナ部８１ａのアール形状に沿って屈曲させる。

これにより、スロット３１から突出するターン部５２の突出箇所（スロット収容部５１の延長線上の部位）が、スロット収容部５１に対して略直角に屈曲され、ターン部５２の突出箇所に、固定子コア３０の端面に沿った段部５５が形成される。

また、上記の治具を上記と同様に操作して、各ターン部５２に、固定子コア３０の端面と平行な段部５６からなる階段部を形成する。

次の成形工程１０２では、導線形成工程１０１で作製した導線５０の各ターン部５２に対し成形加工を施して塑性変形させることにより、導線５０を渦巻き状に巻回して巻回体とする。本実施形態では、図２３に示すように、導線５０が周方向に略１周半する渦巻き状に成形される。

成形工程１０２は、図２４に示すように、ターン部５２の円弧形状内周面に当接する押圧面９２を有するダイ９１と、ターン部５２の円弧形状外周面に当接する押圧面９６を有するパンチ９５とを備えた成形装置を用いて行われる。なお、図２４は、導線５０の一端側から第１番目にあるターン部５２Ａを円弧形状に成形加工する状態を示している。この場合、ダイ９１の押圧面９２には、ターン部５２Ａの両端部とそれぞれ対応する所定位置に、円弧形状の曲率が変化する変曲点９３ａ、９３ｂが設けられている。また、パンチ９５の押圧面９６には、変曲点９３ａ、９３ｂとそれぞれ対向する所定位置に、円弧形状の曲率が変化する変曲点９７ａ、９７ｂが設けられている。なお、ダイ９１の押圧面９２およびパンチ９５の押圧面９６の略中央部は、ターン部５２Ａの略中央部に設けられたクランク部５４のクランク形状と符合する形状に形成されている。

そして、ダイ９１の押圧面９２とパンチ９５の押圧面９６との間に配置されたターン部５２Ａを、ダイ９１とパンチ９５で両側から押圧することにより、円弧形状に塑性変形させる。これにより、ターン部５２Ａは、その両端部に曲率が変化する変曲点５７ａ、５７ｂを有する円弧形状に成形される。即ち、スロット収容部５１Ａと接続するターン部５２Ａの一端部には、スロット収容部５１Ａから変曲点５７ａまでストレートに延びるストレート部５８ａが形成されるとともに、スロット収容部５１Ｂと接続するターン部５２Ａの他端部には、スロット収容部５１Ｂから変曲点５７ｂまでストレートに延びるストレート部５８ｂが形成される。両ストレート部５８ａ、５８ｂのストレート長さは、同等にされている。また、両ストレート部５８ａ、５８ｂは、固定子コア３０の径方向内方側へ向けて変曲点５７ａ、５７ｂで曲げられた状態に形成されている。

このようにターン部５２Ａを所定の円弧形状に成形する成形加工が終了した後、ターン部５２Ａに施された成形加工と同様の成形加工を、ターン部５２Ｂからターン部５２Ｋまで順に施す。但し、導線５０の１１個のターン部５２Ａ〜５２Ｋは、固定子巻線４０の内周側に位置するものほど、即ち、ターン部５２Ｋ側に向かうほど、円弧形状の曲率が徐々に小さくなるように成形する。そして、ターン部５２Ｍは、ターン部５２Ａの半部分と同様の円弧形状に成形し、片方の端部にストレート部５８ａを有するようにする。また、ターン部５２Ｎは、ターン部５２Ｋの半部分と同様の円弧形状に成形し、片方の端部にストレート部５８ｂを有するようにする。このようにして、全てのターン部５２Ａ〜Ｋ、Ｍ、Ｎを所定の円弧形状に成形加工することにより、図２３に示すように、導線５０が周方向に略１周半する渦巻き状に巻回された巻回体が得られる。

この巻回体は、ターン部５２Ａ〜Ｋ、Ｍ、Ｎに設けられたストレート部５８ａ、５８ｂが、固定子コア３０の径方向内方側へ向けて変曲点５７ａ、５７ｂで曲げられた状態に形成されている。そのため、例えば図２５に示すように、一端がターン部５２Ａと接続し、他端がターン部５２Ｂと接続したスロット収容部５１Ｂは、スプリングバック発生時における一端部の戻り方向と他端部の戻り方向とのなすずれ角度を小さくすることができるので、スロット収容部５１Ｂの捩れ発生がより確実に抑制されている。

なお、本実施形態では、固定子巻線４０の仕様により、同一のスロット３１に収容された複数のスロット収容部５１同士の間に形成される隙間が同等となっていることから、ターン部５２Ａ〜Ｋ、Ｍ、Ｎに設けられたストレート部５８ａ、５８ｂは、ストレート長さが全て同等にされている。

次の固定子巻線形成工程１０３では、成形工程１０２で渦巻き状に成形された４８本の導線５０を互いに軸方向に相対移動させて組み付け、円筒状の固定子巻線４０を形成する。この工程での導線５０の組付けは、例えば図２６に示すように、複数の導線５０を所定の状態に組み付けてなる１つの導線集合体５０ｂに対して１本の導線５０を軸方向に相対移動させることにより行う。この場合、導線５０および導線集合体５０ｂは、弾性変形範囲内において径方向に変形させた状態にされており、それらを軸方向に相対移動させる際に、導線５０の干渉が少なくなるようにして軸方向への相対移動がより円滑且つ容易になるようにされている。

以上のようにして４８本の導線５０の組付けを行った後、所定の導線５０の引出し部５３ａ、５３ｂを溶接で接続することにより、図７〜図１０に示す固定子巻線４０が得られる。この固定子巻線４０は、４８本の導線５０を互いに軸方向に相対移動させることにより組み付けられているので、スロット収容部５１の位置ずれや固定子巻線４０の形くずれ等の発生が回避されている。

次のコア組付工程１０４では、固定子巻線形成工程１０３で形成された固定子巻線４０と固定子コア３０との組付けを行う。この場合、円筒状に形成された固定子巻線４０に対して、所定数の分割コア３２のティース部３３を外周側から挿入して円環状に組み付け、その外周側に外筒３７を嵌合固定することで、図２〜図４に示す固定子２０が完成する。

以上のように、本実施形態の固定子２０によれば、固定子巻線４０を構成する導線５０のターン部５２は、固定子コア３０の周方向に沿って延びる円弧形状に成形され、その両方の端部に曲率が変化する変曲点５７ａ、５７ｂを有する。そのため、導線５０のターン部５２を円弧形状に成形加工する際に、変曲点５７ａ、５７ｂを有することによって目的とする加工形状（円弧形状）に成形し易くなり、スプリングバック発生時の変位量を低減することが可能となる。これにより、導線５０のスロット収容部５１の捩れ発生を抑制することができるので、固定子巻線４０を構成する導線５０のスロット収容部５１の整列精度を向上させ、占積率の低下や損失悪化を回避することができる。また、ターン部５２の整列精度を向上させてターン部５２を密な状態に配置することができるため、固定子巻線４０の大型化を回避することができる。

また、ターン部５２は、変曲点５７ａ、５７ｂよりも固定子コア３０の周方向の外側に位置する部分（ストレート部５８ａ、５８ｂ）が固定子コア３０の径方向の内方側へ向けて変曲点５７ａ、５７ｂで曲げられている。これにより、変曲点５７ａ、５７ｂよりも固定子コア３０の周方向の外側に位置するストレート部５８ａ、５８ｂと接続するスロット収容部５１も、固定子コア３０の径方向の内方側へ変位した状態にすることができる。そのため、スプリングバック発生時におけるスロット収容部５１の一端部の戻り方向と他端部の戻り方向とのなすずれ角度を小さくすることができるので、スロット収容部５１の捩れ発生をより確実に抑制することができる。

さらに、ターン部５２は、スロット収容部５１と接続する両方の端部にストレート部５８ａ、５８ｂを有する。これにより、ターン部５２を円弧形状に成形する成形加工を施す際に、屈曲加工されて硬化しているターン部５２とスロット収容部５１との接続部近傍部に対して、円弧形状の成形加工を施さないようにされている。そのため、ターン部５２を目的の円弧形状に成形し易くなり、且つスプリングバックの発生を小さく抑制することができる。

また、各ターン部５２に設けられたストレート部５８ａ、５８ｂは、ストレート長さが同等にされている。これにより、固定子巻線４０の仕様により、同一のスロット３１に収容された複数のスロット収容部５１同士の間に形成される隙間が同等となっている場合に、それらのスロット収容部５１と接続して固定子コア３０の径方向に並んだ状態で配置されている複数のターン部５２を、互いに干渉することなく整列させた状態に配置することができる。そのため、固定子巻線４０のコイルエンド部４２においてターン部５２をコンパクトに配置することができるので、コイルエンド部４２の外径をより小さくすることができる。

そして、本実施形態では、ターン部５２は、固定子コア３０の軸方向端面と平行な複数の段部５５、５６を有する階段状に形成されていることから、固定子コア３０の端面３０ａから外方に突出したターン部５２の突出高さを低くすることができる。

また、ターン部５２を円弧形状に成形する際に設定される変曲点５７ａ、５７ｂは、スロット収容部５１に隣接する段部５５の周方向中間部に設定されている。そのため、段部５５の両端部の屈曲加工により硬化した部位を回避した位置に変曲点５７ａ、５７ｂを設定することができる。これにより、ターン部５２を円弧形状に成形する成形加工を施す際に、ターン部５２を目的の円弧形状に容易に成形することができ、且つスプリングバックの発生を小さく抑制することができる。

そして、本実施形態の固定子２０の製造方法によれば、固定子巻線４０を構成する導線５０の整列精度を向上させて、占積率の低下や損失悪化を回避し得るとともに、固定子巻線４０の大型化をも回避し得るようにした固定子２０を容易に製造することができる。

なお、本実施形態では、変曲点５７ａ、５７ｂおよびストレート部５８ａ、５８ｂは、ターン部５２の両方の端部に設けられていたが、固定子巻線４０の仕様等により、ターン部５２の何れか一方の端部にのみ設けるようにしてもよい。

〔実施形態２〕
実施形態２に係る回転電機の固定子について図２７を参照して説明する。なお、実施形態２においては、上記実施形態１で説明した構成要素と同一または同等の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略または簡略化する。

図２７は、実施形態２における固定子巻線４０のコイルエンド部４２での導線５０の配置状態を模式的に示す説明図である。実施形態２の固定子２０では、図２７に示すように、同一のスロット３１に収容された複数のスロット収容部５１とそれぞれ接続して固定子コア３０の径方向に並んだ状態で配置されている複数のターン部５２は、固定子コア３０の周方向に沿って延びる円弧形状に成形され、その両方の端部に変曲点５７ａ、５７ｂおよびストレート部５８ａ、５８ｂが設けられている点で、実施形態１と同じである。

しかし、実施形態１では、図１５に示すように、ストレート部５８ａ、５８ｂのストレート長さＬ１、Ｌ２が同等にされていたのに対して、実施形態２では、ストレート部５８ａ、５８ｂのストレート長さＬ１、Ｌ２が、固定子コア３０の径方向の外方側から内方側に向かうにつれて長くされている点で、実施形態１と異なる。

また、実施形態１の固定子巻線４０は、同一のスロット３１に収容された複数のスロット収容部５１同士の間に形成される隙間Ｄが同等となる仕様であるのに対して、実施形態２の固定子巻線４０は、同一のスロット３１に収容された複数のスロット収容部５１同士の間に形成される隙間Ｄが、固定子コア３０の径方向の外方側から内方側に向かうにつれて広くなる仕様になっている点で、実施形態１と異なる。

そのため、実施形態２の固定子２０によれば、ターン部５２に設けられるストレート部５８ａ、５８ｂのストレート長さＬ１、Ｌ２を、固定子コア３０の径方向の外方側から内方側に向かうにつれて長くなるようにすることで、複数のターン部５２を互いに干渉することなく整列させた状態に配置することができる。これにより、固定子巻線４０のコイルエンド部４２においてターン部５２をコンパクトに配置することができるので、コイルエンド部４２の外径をより小さくすることが可能となる。

なお、実施形態２において、ターン部５２を互いに干渉することなく整列させた状態でコンパクトに配置するためには、実施形態１の場合と同様に、前記の（式１）を満足するように、Ｗ、Ｌ１、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１’のそれぞれの値を適宜設定すればよい。

また、実施形態２の固定子２０は、ターン部５２の両方の端部に変曲点５７ａ、５７ｂおよびストレート部５８ａ、５８ｂが設けられていることにより、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。

〔実施形態３〕
実施形態３に係る回転電機の固定子について図２８を参照して説明する。なお、実施形態３においては、上記実施形態１で説明した構成要素と同一または同等の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略または簡略化する。

図２８は、実施形態３における固定子巻線４０のコイルエンド部４２での導線５０の配置状態を模式的に示す説明図である。実施形態３の固定子２０では、図２８に示すように、同一のスロット３１に収容された複数のスロット収容部５１とそれぞれ接続して固定子コア３０の径方向に並んだ状態で配置されている複数のターン部５２は、固定子コア３０の周方向に沿って延びる円弧形状に成形され、その両方の端部に変曲点５７ａ、５７ｂおよびストレート部５８ａ、５８ｂが設けられている点で、実施形態１（図１５参照）と同じである。

しかし、実施形態１では、図１５に示すように、ストレート部５８ａ、５８ｂのストレート長さＬ１、Ｌ２が同等にされていたのに対して、実施形態３では、ストレート部５８ａ、５８ｂのストレート長さＬ１、Ｌ２が、固定子コア３０の径方向の内方側から外方側に向かうにつれて長くされている点で、実施形態１と異なる。

また、実施形態１の固定子巻線４０は、同一のスロット３１に収容された複数のスロット収容部５１同士の間に形成される隙間Ｄが同等となる仕様であるのに対して、実施形態３の固定子巻線４０は、同一のスロット３１に収容された複数のスロット収容部５１同士の間に形成される隙間Ｄが、固定子コア３０の径方向の内方側から外方側に向かうにつれて広くなる仕様になっている点で、実施形態１と異なる。

そのため、実施形態３の固定子２０によれば、ターン部５２に設けられるストレート部５８ａ、５８ｂのストレート長さＬ１、Ｌ２を、固定子コア３０の径方向の内方側から外方側に向かうにつれて長くなるようにすることで、複数のターン部５２が互いに干渉することなく整列した状態に配置することができる。これにより、固定子巻線４０のコイルエンド部４２においてターン部５２をコンパクトに配置することができるので、コイルエンド部４２の外径をより小さくすることが可能となる。

なお、実施形態３において、ターン部５２を互いに干渉することなく整列させた状態でコンパクトに配置するためには、実施形態１の場合と同様に、前記の（式１）を満足するように、Ｗ、Ｌ１、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１’のそれぞれの値を適宜設定すればよい。

また、実施形態３の固定子２０は、ターン部５２の両方の端部に変曲点５７ａ、５７ｂおよびストレート部５８ａ、５８ｂが設けられていることにより、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。

１…回転電機、 １０…ハウジング、 １４…回転子、 ２０…固定子、 ３０…固定子コア、 ３０ａ…端面、 ３１…スロット、 ４０…固定子巻線、 ４１…直状部、 ４２…コイルエンド部、 ４３…各相巻線、 ５０…導線、 ５１…スロット収容部、 ５２…ターン部、 ５３ａ…引出し部、 ５３ｂ…引出し部、 ５４…クランク部、 ５５、５６…段部、 ５７ａ、５７ｂ…変曲点、 ５８ａ、５８ｂ…ストレート部、 ６７…導体、 ６８…絶縁皮膜、 ７０…渡り部、 ８１…第１固定治具、 ８２…第２固定治具、 ８３…回転治具、 ９１…ダイ、 ９２…押圧面、 ９３ａ、９３ｂ…変曲点、 ９５…パンチ、 ９６…押圧面、 ９７ａ、９７ｂ…変曲点。

Claims (9)

1. 周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、前記スロットに収容されるスロット収容部と周方向の異なる前記スロットに収容された前記スロット収容部同士を前記スロットの外部で接続しているターン部とを有する複数の導線を前記固定子コアに巻装してなり、前記スロット収容部および前記ターン部がそれぞれ前記固定子コアの径方向に複数並んだ状態で配置されている固定子巻線と、を備えた回転電機の固定子において、
   前記ターン部は、前記固定子コアの周方向に沿って延びる円弧形状に成形され、且つ前記スロットから外部に突出する前記ターン部の突出箇所に、屈曲加工が施されることにより前記スロット収容部に対して略直角に屈曲されて前記固定子コアの軸方向両側の端面に沿って周方向に延びる段部を有するとともに、少なくとも一方の前記段部の周方向中間部に前記円弧形状の曲率が変化する変曲点を有することを特徴とする回転電機の固定子。
2. 前記ターン部は、前記変曲点よりも前記固定子コアの周方向の外側に位置する部分が前記固定子コアの径方向の内方側へ向けて前記変曲点で曲げられてい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。
3. 前記ターン部は、前記スロット収容部と接続する少なくとも一方の端部に、前記固定子コアの周方向にストレートに延びるストレート部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機の固定子。
4. 同一の前記スロットに収容された複数の前記スロット収容部とそれぞれ接続して前記固定子コアの径方向に並んだ状態で配置されている複数の前記ターン部に設けられた前記ストレート部は、ストレート長さが同等にされてい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。
5. 同一の前記スロットに収容された複数の前記スロット収容部とそれぞれ接続して前記固定子コアの径方向に並んだ状態で配置されている複数の前記ターン部に設けられた前記ストレート部は、前記固定子コアの径方向の外方側から内方側に向かうにつれてストレート長さが長くされてい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。
6. 同一の前記スロットに収容された複数の前記スロット収容部とそれぞれ接続して前記固定子コアの径方向に並んだ状態で配置されている複数の前記ターン部に設けられた前記ストレート部は、前記固定子コアの径方向の内方側から外方側に向かうにつれてストレート長さが長くされてい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。
7. 前記ターン部は、前記固定子コアの軸方向端面と平行な前記段部を含む複数の段部を有する階段状に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
8. 前記変曲点は、前記スロット収容部に隣接する前記段部の周方向中間部に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の回転電機の固定子。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の回転電機の固定子の製造方法であって、
   前記スロット収容部と前記ターン部とを有する導線を形成する導線形成工程と、
   前記ターン部を固定子コアの周方向に沿って延びる円弧形状に成形して、前記ターン部の少なくとも一方の端部に曲率が変化する変曲点を有する渦巻き状の巻回体を形成する成形工程と、
   複数の前記巻回体を軸方向に相対移動させて組み付けて前記固定子巻線を作製する固定子巻線形成工程と、
   前記固定子巻線と前記固定子コアとを組み付けるコア組付工程と、
   を有することを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。

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