JP5728981B2 - 回転電機の固定子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される回転電機の固定子の製造方法に関する。

従来、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として、特許文献１に開示されたものが知られている。この固定子は、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、スロットに挿入配置された複数のセグメント導体の端末部同士が接続されて固定子コアに巻装された固定子巻線とを備えている。

そして、特許文献１には、セグメント導体の端末部同士を溶接などで接続した後、その接続された端末部の表面を絶縁樹脂で覆うことにより、固定子巻線の絶縁性を確保することが開示されている。この場合、高いカバーエッジ性を確保するために、セグメント導体の端末部を覆う絶縁樹脂は、粉体塗装を施すことにより端末部の表面に固着させるようにしている。

この粉体塗装は、例えばエポキシ樹脂などを主成分とする粉体樹脂の槽に、粉体樹脂の硬化温度に熱せられたセグメント導体の端末部を浸漬させることによって、セグメント導体の端末部表面に粉体樹脂を溶融固着させるものである。このとき、粉体樹脂の槽は、粉体内部に圧縮空気を送ることにより、粉体樹脂を浮遊させた状態とする流動浸漬槽を用いることによって、形成される絶縁樹脂の厚さを均一化することが可能となる。

特許第３７７０２６３号公報

ところが、上記特許文献１に開示されているように、流動浸漬槽を用いて粉体塗装を行う場合には、粉体樹脂間に存在する気体や圧縮空気の巻き込みに起因して、塗装終了後にセグメント導体の端末部に固着された絶縁樹脂中にボイドが形成されてしまうことがある。そのため、固定子の小型化の要請などにより導体間距離を小さくしていくと、ボイドがピンホールとなって絶縁不良を発生させる可能性がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高いカバーエッジ性の確保とピンホールの抑制の両立を図り得るようにした回転電機の固定子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、前記スロットに挿入配置された複数のセグメント導体の端末部同士が接続されて前記固定子コアに巻装された固定子巻線と、を備え、前記セグメント導体の接続された前記端末部が、前記端末部の表面に塗布した絶縁樹脂を硬化させることにより形成された絶縁皮膜で覆われている回転電機の固定子の製造方法において、前記セグメント導体の接続された前記端末部の先端部のみを、隣接する各々の接合部を離間させた状態を保持しつつ、ゲル化反応性の高い液状の絶縁樹脂材料中に浸漬し、前記端末部の先端部近傍の前記絶縁樹脂材料を加熱してゲル化させる加熱工程と、前記端末部の先端部を前記絶縁樹脂材料中から取り出して、ゲル化して前記端末部の先端部表面に付着した前記絶縁樹脂材料を、蓄熱により又は後加熱により硬化させる硬化工程と、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、上記の加熱工程を行うことにより、セグメント導体の端末部の先端部表面に、絶縁樹脂材料中でゲル化させた絶縁樹脂材料を付着させるようにしている。そのため、次の硬化工程を行う際に、セグメント導体の端末部の先端部表面に付着させた絶縁樹脂材料が自重で垂れるのを抑制することができる。これにより、絶縁樹脂材料がセグメント導体の端末部の角部に残存し易くなるので、高いカバーエッジ性を実現することができる。また、液状の絶縁樹脂材料を用いているので、粉体の絶縁樹脂材料を用いる場合に比べて、ピンホールの発生を抑制することができる。したがって、本発明によれば、高いカバーエッジ性の確保とピンホールの抑制の両立を図り得るようにした回転電機の固定子を実現することができる。

本発明において、絶縁樹脂材料は、ゲル化反応性の高い液状のものが用いられる。絶縁樹脂材料には、例えばエポキシなどの主成分となる主剤に対して、加熱工程においてゲル化反応を促進させるチクソ性付与剤や、硬化工程において硬化を促進させる硬化剤を添加することができる。主剤としては、例えばエポキシやポリエステル、ウレタン、シリコーンなどの樹脂を挙げることができる。また、チクソ性付与剤としては、例えば水酸基をもつシリカ、エアロジル、有機化クレイ、タルクなどを好適に用いることができる。これらチクソ性付与剤は、加熱によりその水酸基が主剤や硬化剤と一次反応することによって増粘化させる。また、硬化剤としては、例えば酸無水物、脂肪族アミン、芳香族アミン、３級アミン、無水マレイン酸、イミダゾール系、ポリメルカプタンなどを挙げることができる。なお、この他に、必要に応じてジシアンアミド、有機酸ヒドラジッドなどの添加剤を適宜加えてもよい。

請求項２に記載の発明は、前記加熱工程は、前記セグメント導体に通電して加熱する通電加熱又は前記セグメント導体に付与された予熱により行われることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、加熱工程において、絶縁樹脂材料のゲル化反応を良好に進行させることができるので、絶縁樹脂材料の自重による垂れを確実に抑制することができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、硬化工程において、端末部の先端部表面に付着した絶縁樹脂材料を確実に硬化させることができる。これにより、十分な絶縁破壊強度を確保することができる。

請求項３に記載の発明は、前記後加熱は、前記セグメント導体に通電して加熱する通電加熱、熱風炉又は電磁加熱器により行うことを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、端末部の先端部表面に付着した絶縁樹脂材料の硬化を促進させて、絶縁樹脂材料の自重による垂れをより確実に抑制することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、前記絶縁樹脂材料には、主剤として、エポキシ、ポリエステル、ウレタン及びシリコーンのうちから選択された１種以上が用いら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、上記の主剤を用いることにより、絶縁性に優れた絶縁皮膜を形成することができる。

請求項５に記載の発明は、前記絶縁樹脂材料には、チクソ性付与剤として、表層に水酸基をもつ溶融シリカ、エアロジル、有機化クレイ及びタルクのうちから選択された１種以上が用いら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、上記のチクソ性付与剤を用いることにより、加熱工程における絶縁樹脂材料のゲル化反応を良好に促進させることができる。これにより、絶縁樹脂材料の自重による垂れを確実に抑制することができる。

請求項６に記載の発明は、前記絶縁樹脂材料には、硬化剤として、酸無水物、脂肪族アミン、芳香族アミン、３級アミン、無水マレイン酸、イミダゾール系及びポリメカプタンのうちから選択された１種以上が用いら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、上記の硬化剤を用いることにより、硬化工程において絶縁樹脂材料を確実に硬化させることができる。これにより、絶縁皮膜の十分な絶縁破壊強度を確保することができる。

実施形態１に係る回転電機の全体構成を示す断面図である。 実施形態１に係る固定子巻線を構成するセグメント導体の斜視図である。 実施形態１に係る固定子を内周側から見た一部を示す平面図である。 実施形態１に係る固定子巻線を構成するセグメント導体の端末部の断面図である。 図３のＶ−Ｖ線矢視断面図である。 実施形態１における絶縁皮膜及び絶縁樹脂の製造工程を示すブロック図である。 図６の製造工程における加熱工程を示す図である。 実施形態１の製造方法においてセグメント導体の端末部先端に付着される絶縁樹脂材料の状態を示す図であって、（ａ）は加熱工程時の状態を示し、（ｂ）はセグメント導体の端末部先端を絶縁樹脂材料中から抜き取った時の状態を示し、（ｃ）は硬化工程時の状態を示す。 実施形態１の製造方法における加熱温度と時間の関係を示すグラフである。 実施形態１の製造方法における絶縁樹脂材料の粘度と時間の関係を示すグラフである。 実施形態１において第１コイルエンド群に絶縁樹脂を付着させる工程を示す図である。

以下、本発明に係る回転電機の固定子の製造方法の実施形態について図面を参照して具体的に説明する。

〔実施形態１〕
最初に、本実施形態の製造方法により製造される固定子を適用した回転電機の概略構成について説明する。図１は、実施形態１に係る回転電機の全体構成を示す断面図である。図２は、実施形態１に係る固定子巻線を構成するセグメント導体の斜視図である。図３は、実施形態１に係る固定子を内周側から見た一部を示す正面図である。図４は、実施形態１に係る固定子巻線を構成するセグメント導体の端末部の断面図である。図５は、図３のＶ−Ｖ線矢視断面図である。

本実施形態の固定子３は、車両に搭載される交流発電機１に使用されるものである。交流発電機１は、エンジンからの回転力を受けるプーリ２０を有する。プーリ２０は、シャフト上に回転子２とともに固定されている。回転子２は、一対のポールコア７１、７２を組み合わせて構成されたランデル型コアと、界磁巻線８とを有する。さらに、回転子２の端部には、冷却ファンが設けられている。本実施形態では、一方の端面であるフロント側に冷却ファン１１が設けられ、他方の端面であるリア側に冷却ファン１２が設けられている。冷却ファン１２は、遠心方向へのみ送風するブレードを有している。そして、冷却ファン１２は、フレーム４に搭載された整流器５やレギュレータ回路等を冷却するために、冷却ファン１１より大型のファンである。

さらに、シャフト上にはスリップリング９、１０が設けられている。シャフトは、フレーム４に回転自在に支持されている。フレーム４には、回転子２の外周側に位置して固定子３が固定されている。

固定子３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３２と、スロットに挿入配置された複数のセグメント導体３３の端末部同士が溶接で接続されて固定子コア３２に巻装された固定子巻線３１と、を有する。

固定子コア３２に形成された溝状のスロットの内壁面に沿ってシート状のインシュレータ３４が配置されている。固定子巻線３１は、扁平断面の銅線３３ｈにより構成されている。銅線３３ｈは、表面が樹脂皮膜層３３ｇにより被覆されている。従って、スロット内において、銅線３３ｈは自らの樹脂皮膜層３３ｇとインシュレータ３４とによって、固定子コア３２から電気的に絶縁されている。

固定子巻線３１は、複数のＵ字状のセグメント導体３３を所定の規則に則って配列し、これら複数のセグメント導体３３の端部を所定の規則に則って電気的に接続することにより構成されている。本実施形態では、電気接続部は、溶接により接続されている。本実施形態では、図２に模式的に示すような、２本のＵ字状のセグメント導体３３ａ、３３ｂを基本ユニットとして、このユニットを複数配列することにより、固定子コア３２上を１周回する一連の巻線を形成している。

Ｕ字状のセグメント導体３３は、薄い絶縁樹脂膜３３ｇで覆われた銅線３３ｈを曲げて形成されたターン部３３ｃと、他のセグメント導体３３の端末部の接合部３３ｃと溶接によって接続された端末部の接合部３３ｅとを有している。ターン部３３ｃは、そこに続く斜行部３３ｄとともに第１コイルエンドをなす。複数のセグメント導体３３の複数のターン部３３ｃは、図１に示されるリア側（反プーリ２０側）に規則的に配列して配置されて、第１コイルエンド群３１ａを形成する。接合部３３ｅは、そこに続く斜行部３３ｆとともに第２コイルエンドをなす。複数の接合部３３ｅは、図１に示されるフロント側（プーリ２０側）に配置されて、第２コイルエンド群３１ｂをなしている。

図３に示すように、第１コイルエンド群３１ａにおける斜行部３３ｄの、軸方向に対する傾斜角θ１は、第２コイルエンド群３１ｂにおける斜行部３３ｆの傾斜角θ２より小さくされている。この結果、複数の斜行部３３ｄの間には、複数の斜行部３３ｆの間より大きい間隔が形成される。これにより、軸方向に真っ直ぐに延びる接合部３３ｅを形成してもなお、第２コイルエンド群３１ｂの軸方向高さを抑えることができる。

本実施形態では、第１コイルエンド群３１ａは、ターン部３３ｃを主として配置して構成されている。また、第２コイルエンド群３１ｂは、接合部３３ｅを主として配置して構成されている。但し、これらは基本ユニットのターン部３３ｃと接合部３３ｅとを主として配置したものである。第１コイルエンド群３１ａにも、部分的に接合部３３ｅを配置することができる。例えば、中性点を得るための接合部や、整流器５への接続を実現するための接合部である。また、第２コイルエンド群３１ｂに、部分的にターン部３３ｃを配置することができる。

第１コイルエンド群３１ａには、エポキシを主成分とした樹脂材料よりなる薄い絶縁樹脂３７が付着している。第１コイルエンド群３１ａに付着する薄い絶縁樹脂３７は、この第１コイルエンド群３１ａを構成する複数の導体の表面を覆う程度に付着している。この結果、第１コイルエンド群３１ａの中には、第１コイルエンド群３１ａの中を、径方向内側から外側へ連通する冷却風の通路が形成されている。この絶縁樹脂３７は、第１コイルエンド群３１ａの全体から固定子コア３２の軸方向端部にわたる範囲に付与されている。そして、第１コイルエンド群３１ａ内において径方向に隣接する導体の間に部分的に膜を張って、それらの間を連結して剛性を高めている。また、固定子コア３２の端部において、固定子コア３２と、インシュレータ３４とセグメント導体３３との間を架橋して、これらを接着している。

導体セグメント３３の端末部（溶接で接続された接合部３３ｅ）には、図３及び図４に示すように、厚い絶縁皮膜３６が付着されている。導体セグメント３３の端末部は、端縁から所定長さ（４ｍｍ程度）の部分にある絶縁樹脂膜３３ｇが剥ぎ取られることにより銅線３３ｈが露出しており、２個の導体セグメント３３の露出部同士が溶接で接続された後、その露出部を覆うように絶縁皮膜３６が固着されている。なお、この絶縁皮膜３６の製造方法については、後で詳しく説明する。

この絶縁皮膜３６は、隣接する各々の接合部３３ｅを離間させた状態を保持しつつ、第２コイルエンド３１ｂの先端周辺を円環状に連接して配置されている。この絶縁皮膜３６は、第２コイルエンド群３１ｂの軸方向先端に、径方向に延びる溝３６ｃを形成するように粘度と量とが調節されて付与される。この溝３６ｃは、放熱面積の維持に寄与する。

さらに、第２コイルエンド群３１ｂの絶縁皮膜３６が付着されている部位以外の部位には、第１コイルエンド群３１ａに付着された絶縁樹脂３７及び第２絶縁皮膜３６ｂと同じ樹脂材料よりなる薄い絶縁樹脂３７が付着している。即ち、第２コイルエンド群３１ｂは、その全体が、薄い絶縁樹脂３７で覆われている。特に、図３に示すように、第２コイルエンド３１ｂのうち、絶縁皮膜３６に覆われていない導体としての斜行部３３ｆは、絶縁樹脂３７だけで覆われている。絶縁樹脂３７は、第２コイルエンド群３１ｂの固定子コア３２寄りの根本部では、空間部３７ａを形成している。

絶縁樹脂３７は、図５に示すように、第２コイルエンド群３１ｂの内部にまで浸透して付着している。特に、径方向に関して多層に配置され、しかも周方向に関して整列している複数の斜行部３３ｆの間にまで入り込んでいる。絶縁樹脂３７は、複数の斜行部３３ｆの間に、膜を張るようにして付着しており、複数の斜行部３３ｆの間を架橋している。絶縁樹脂３７は、第２コイルエンド群３１ｂ内において径方向に隣接する導体の間のほとんどすべてに入り込んでいる。絶縁樹脂３７は、第２コイルエンド群３１ｂ内において周方向に隣接する導体の間にも入り込んで膜を張るように付着している。

この絶縁樹脂３７は、常温粘度が低い液状樹脂を付着させて、それを硬化させる工程により形成されている。絶縁樹脂３７は、図５に示される程度の気泡状の空間３７ｂや、溝３７ｃが形成される程度に、粘度と量とが調節されて第２コイルエンド群３１ｂに付与される。この絶縁樹脂３７は、第２コイルエンド群３１ｂの全体から固定子コア３２の軸方向端部にわたる範囲に付与されている。そして、固定子コア３２の端部において、固定子コア３２と、インシュレータ３４とセグメント導体３３との間を架橋して、これらを接着している。

複数の斜行部３３ｆの間は、径方向内側ほど周方向の間隔が小さい。このため、絶縁樹脂３７は、第２コイルエンド群３１ｂの径方向内側では、導体としての斜行部３３ｆの間を、径方向並びに周方向の両方に関してほぼ埋めている。絶縁樹脂３７は、第２コイルエンド群３１ｂの径方向外側では、複数の斜行部３３ｆの間の間隔が比較的広いため、多くの空間３７ｂを残して斜行部３３ｆに付着している。特に、外層として最も外側に並ぶ複数の斜行部３３ｆに対しては、それらの表面を覆っているが、それらの間に空間としての溝３７ｃを残して付着している。

この結果、第２コイルエンド群３１ｂは、外側が斜行部３３ｆに対応した波形の表面を呈して広い表面積を提供し、内側が外側に比して滑らかな表面を呈する。すなわち、絶縁樹脂３７が第２コイルエンド群３１ｂにおいて呈する形状は、径方向内側より外側のほうが大きく波打った形状である。言い換えれば、径方向外側において径方向内側よりも多くの、しかも深い多数の溝３７ｃを有している。さらに言い換えれば、絶縁樹脂３７の密度は、径方向内側のほうが外側よりも密である。また、絶縁樹脂３７は、２つのコイルエンド群のうちの一方にのみ、多く、厚く付着している。本実施形態では、ターン部３３ｃを含む第１コイルエンド群３１ａより、接合部３３ｅを含む第２コイルエンド群３１ｂに、多く、厚く付着している。絶縁樹脂３７は、リア側よりフロント側のコイルエンドに、多く、厚く付着している。

次に、上記の絶縁皮膜３６及び絶縁樹脂３７の製造方法について図６〜図１１を参照して説明する。図６は、本実施形態における絶縁皮膜及び絶縁樹脂の製造工程を示すブロック図である。本実施形態の製造方法は、図６に示すように、加熱工程１０１と硬化工程１０２とを順に行って絶縁皮膜３６を形成し、続いて絶縁樹脂付着工程１０３を行って絶縁樹脂３７を形成するものである。

（加熱工程１０１）
加熱工程１０１を行うに際して、図７に示すように、絶縁皮膜３６を形成する液状の絶縁樹脂材料３６Ａを槽３０３内に投入して準備する。本実施形態では、絶縁樹脂材料３６Ａとして、主剤としてのエポキシ：５０〜５５重量％、チクソ性付与剤としてのシリカ：３〜５重量％、硬化剤としての酸無水物：４０〜４４重量％、その他の添加剤：１〜２重量％を混合したものを用いる。

そして、槽３０３内の絶縁樹脂材料３６Ａに対して、絶縁皮膜３６を固着するべく固定子３を、第２コイルエンド群３１ｂが下方になるように水平に置いた状態で上方から下降させて、セグメント導体３３の接合部３３ｅから接合根本付近まで浸漬させる。これにより、接合部３３ｅの端末部先端にある銅線３３ｈの露出部を絶縁樹脂材料３６Ａ中に浸漬させる。

この状態で、固定子巻線３１のセグメント導体３３に通電して、セグメント導体３３を所定温度（１５０°〜２００°）に加熱して加熱工程１０１を行う。このとき、セグメント導体３３の加熱温度は、図９に示すように、所定のほぼ一定の温度に保たれる。これにより、図１０に示すように、絶縁樹脂材料３６Ａ中に浸漬されている接合部３３ｅの先端部近傍の絶縁樹脂材料３６Ａが加熱されることによって、初期の間（約２０秒）には、絶縁樹脂材料３６Ａの粘度が徐々に低下するが、所定時間経過するとゲル化反応が開始される。即ち、エポキシ（主剤）とシリカ（チクソ性付与剤）とによる縮合反応と、酸無水物（硬化剤）とシリカ（チクソ性付与剤）とによる付加反応がほぼ同時に開始される。これにより、図８（ａ）に示すように、接合部３３ｅの先端部近傍の絶縁樹脂材料３６Ｂがゲル化（増粘）する。

そして、所定時間経過後、接合部３３ｅの先端部を絶縁樹脂材料３６Ａ中から取り出して、次の硬化工程１０２に移行する。なお、接合部３３ｅの先端部を絶縁樹脂材料３６Ａ中から取り出したときには、図８（ｂ）に示すように、ゲル化した絶縁樹脂材料３６Ｂが、接合部３３ｅの端末部先端にある銅線３３ｈの露出部全体を覆うように付着している。このとき、付着した絶縁樹脂材料３６Ｂは、ゲル化して高粘度であるため、形状がそのまま維持され、絶縁樹脂材料３６Ｂの自重による垂れが抑制される。

（硬化工程１０２）
硬化工程１０２では、図９に示すように、絶縁樹脂材料３６Ａ中から取り出したセグメント導体３３に対して、硬化工程１０２を終了するまで通電加熱を続行して後加熱し、セグメント導体３３を一定の温度に維持する。これにより、接合部３３ｅの端末部先端に付着している絶縁樹脂材料３６Ｂが加熱されることによって、エポキシ（主剤）と酸無水物（硬化剤）とによる架橋反応が開始される。

そして、所定時間経過後、接合部３３ｅの端末部先端に付着している絶縁樹脂材料３６Ｃは、図８（ｃ）に示すように、架橋反応の進行により十分に硬化して、接合部３３ｅの端末部先端に強固に固着した状態になる。これにより、接合部３３ｅの端末部先端を覆う絶縁皮膜３６が形成される。この場合、硬化工程１０２の開始時の絶縁樹脂材料３６Ｂ（図８（ｂ））と、終了時の絶縁樹脂材料３６Ｃ（図８（ｃ））の形状は、ほとんど変化しない。

なお、図１０には、本実施形態の絶縁樹脂材料３６Ａを用いた場合と、ゲル化反応を行わない一般的な絶縁樹脂材料（比較例）を用いた場合の、粘度と時間の関係が示されている。図１０から明らかなように、本実施形態の場合には、比較例に比べて、加熱工程１０１の開始から始まる粘度低下の下限が高く、しかも、粘度低下の下限からの立ち上りが急激であることが分かる。このことから、本実施形態の絶縁樹脂材料３６Ａを用いた場合には、自重による垂れを効果的に抑制できることが裏付けられる。

（絶縁樹脂付着工程１０３）
続いて、絶縁樹脂３７を形成する絶縁樹脂付着工程１０３を行う。絶縁樹脂付着工程１０３では、絶縁樹脂３７の形成材料として、エポキシ樹脂などを主成分とする液状樹脂：９５〜９７重量％に、表層に水酸基をもつ溶融シリカ：３〜５重量％を混合してなり、常温粘度が５Ｐａ・ｓ以下の粘性の低い絶縁樹脂材料３７Ａをディスペンサ３０１内に準備する。本実施形態では、絶縁樹脂材料３７Ａは、第２絶縁皮膜付着工程１０２で用いた第２絶縁皮膜形成材料３６Ｂと同じものが用いられている。

図１１において、固定子３は、第１コイルエンド群３１ａを上方に向けて固定子コア３２の中心軸と同軸で周方向に回転する治具３００によって、鉛直軸に対して一定の傾斜角αをもって保持されている。この傾斜角αは、図１１に示す如く１５°程度に設定することができる。これにより、整流器５に接続される固定子巻線３１の出力線３１０の先端部に、絶縁樹脂材３７Ａが付着することを防ぐことができる。

絶縁樹脂材料３７Ａは、回転する固定子３の上方に固定設置されたディスペンサ３０１のノズル３０２から第１コイルエンド群３１ａに向かって一定量滴下される。その後、第２コイルエンド群３１ｂが下方になるように固定子３を水平に置き、絶縁樹脂材料３７Ａの硬化温度の雰囲気下に所定時間置かれる。この間に、絶縁樹脂材料３７Ａの一部は、固定子コア３２のスロット内を通って、下方の第２コイルエンド群３１ｂの斜行部３３ｆに至り、硬化が完了する。これにより、第１コイルエンド群３１ａの全体の表面が薄く形成された絶縁樹脂３７に覆われるとともに、第２コイルエンド群３１ｂの斜行部３３ｆのほぼ全体の表面が薄く形成された絶縁樹脂３７に覆われた状態となる。

（作用）
以上のように構成された車両用交流発電機１は、車両の走行用エンジンによってプーリ２０が回転駆動される。回転子２の界磁巻線８には、スリップリング９、１０を介して励磁電流が流され、ポールコア７１、７２にＮ極、Ｓ極の磁極が形成され、回転界磁が形成される。これにより、固定子巻線３１に交流電圧が誘起され、この交流出力が整流器５によって整流されて、出力端子から直流として出力される。

また、ポールコア７１、７２に固定された冷却ファン１１、１２は、フレーム４の軸方向の開口部４１から空気を内部へ取り込み、径方向の開口部４２に向けて吹き出す。この冷却風により、両方のコイルエンドが冷却される。

（効果）
本実施形態の車両用交流発電機１の固定子３の製造方法によれば、上記の加熱工程１０１を行うことにより、セグメント導体３３の端末部の先端部表面に、絶縁樹脂材料３６Ａ中でゲル化させた絶縁樹脂材料３６Ａを付着させるようにしている。そのため、次の硬化工程１０２を行う際に、セグメント導体３３の端末部の先端部表面に付着させた絶縁樹脂材料３６Ａが自重で垂れるのを抑制することができる。これにより、絶縁樹脂材料３６Ａがセグメント導体３３の端末部の角部に残存し易くなるので、高いカバーエッジ性を実現することができる。また、液状の絶縁樹脂材料３６Ａを用いているので、粉体の絶縁樹脂材料を用いる場合に比べて、ピンホールの発生を抑制することができる。

したがって、本実施形態の製造方法によれば、高いカバーエッジ性の確保とピンホールの抑制の両立を図り得るようにした車両用交流発電機１の固定子３を容易に実現することができる。

また、本実施形態の加熱工程１０１は、セグメント導体３３に通電して加熱する通電加熱により絶縁樹脂材料３６を加熱するようにしている。そのため、加熱工程１０１において、絶縁樹脂材料３６Ａのゲル化反応を良好に進行させることができるので、絶縁樹脂材料３６Ａ中からセグメント導体３３の端末部を取り出した際に、絶縁樹脂材料３６Ａの自重による垂れを確実に抑制することができる。

また、本実施形態の硬化工程１０２は、端末部の先端部を絶縁樹脂材料３６Ａ中から取り出して、端末部の先端部表面に付着した絶縁樹脂材料３６Ａを、後加熱により硬化させるようにている。そのため、硬化工程１０２において、端末部の先端部表面に付着した絶縁樹脂材料３６Ａを確実に硬化させることができるので、十分な絶縁破壊強度を確保することができる。

また、後加熱は、セグメント導体３３に通電して加熱する通電加熱により行うようにしている。そのため、端末部の先端部表面に付着した絶縁樹脂材料３６Ａの硬化を促進させて、絶縁樹脂材料３６Ａの自重による垂れをより確実に抑制することが可能となる。さらに、加熱工程１０１で用いた通電加熱装置を連続して共用することができるので、設備コストの増大を回避することが可能となる。

〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。

例えば、実施形態１では、加熱工程１０１において、固定子巻線３１のセグメント導体３３に通電して加熱する通電加熱を行うようにしていたが、これに代えて、予め固定子３全体を所定温度に加熱しておき、セグメント導体に付与された予熱を利用して加熱工程１０１を行うようにしてもよい。

また、硬化工程１０２において後加熱を行う際にも、加熱工程１０１と同様の通電加熱を行うようにしていたが、これに代えて、例えば熱風炉や電磁加熱器などにより行うようにしてもよい。

また、実施形態１では、絶縁樹脂材料３６Ａの主剤として、エポキシ樹脂を用いていたが、これに代えて、例えば、ポリエステル、ウレタン及びシリコーンのうちから選択された１種以上の樹脂を用いるようにしてもよい。

また、実施形態１では、スロット内には径方向に４層の導体を配置するべく、図２に示すようなセグメント導体３３を用いたが、これを一重のＵ字型セグメントで構成してもよい。一重のＵ字型セグメントは、スロット内において２層の導体を提供し、図５と同じ断面においては２層の斜行部の配置を提供する。かかる構成は、要求される性能に適合するように選定することができる。

また、本発明は、車両用交流発電機に限らず、同様の空冷構造をもつ車両用又は汎用の回転電機にも適用することができる。例えば、電動機に適用することができる。

１…交流発電機、 ２…回転子、 ３…固定子、 ３１…固定子巻線、 ３１ａ…第１コイルエンド群、 ３１ｂ…第２コイルエンド群、 ３２…固定子コア、 ３３、３３ａ、 ３３ｂ…セグメント導体、 ３３ｃ…ターン部、 ３３ｄ、３３ｆ…斜行部、 ３３ｅ…接合部、 ３３ｇ…絶縁樹脂膜、 ３３ｈ…銅線、 ３４…インシュレータ、 ３６…絶縁皮膜、 ３６Ａ…絶縁皮膜形成材料、 ３６Ｂ…ゲル化した絶縁樹脂材料、 ３６Ｃ…硬化した絶縁樹脂材料、 ３７…絶縁樹脂、 ３７Ａ…絶縁樹脂材料、 ３００…治具、 ３０１…ディスペンサ、 ３０２…ノズル、 ３０３…槽。

Claims (6)

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、前記スロットに挿入配置された複数のセグメント導体の端末部同士が接続されて前記固定子コアに巻装された固定子巻線と、を備え、前記セグメント導体の接続された前記端末部が、前記端末部の表面に塗布した絶縁樹脂を硬化させることにより形成された絶縁皮膜で覆われている回転電機の固定子の製造方法において、
   前記セグメント導体の接続された前記端末部の先端部のみを、隣接する各々の接合部を離間させた状態を保持しつつ、ゲル化反応性の高い液状の絶縁樹脂材料中に浸漬し、前記端末部の先端部近傍の前記絶縁樹脂材料を加熱してゲル化させる加熱工程と、
   前記端末部の先端部を前記絶縁樹脂材料中から取り出して、ゲル化して前記端末部の先端部表面に付着した前記絶縁樹脂材料を、蓄熱により又は後加熱により硬化させる硬化工程と、
   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。
2. 前記加熱工程は、前記セグメント導体に通電して加熱する通電加熱又は前記セグメント導体に付与された予熱により行われ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の製造方法。
3. 前記後加熱は、前記セグメント導体に通電して加熱する通電加熱、熱風炉又は電磁加熱器により行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機の固定子の製造方法。
4. 前記絶縁樹脂材料には、主剤として、エポキシ、ポリエステル、ウレタン及びシリコーンのうちから選択された１種以上が用いられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の回転電機の固定子の製造方法。
5. 前記絶縁樹脂材料には、チクソ性付与剤として、水酸基をもつ溶融シリカ、エアロジル、有機化クレイ及びタルクのうちから選択された１種以上が用いられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の回転電機の固定子の製造方法。
6. 前記絶縁樹脂材料には、硬化剤として、酸無水物、脂肪族アミン、芳香族アミン、３級アミン、無水マレイン酸、イミダゾール系及びポリメカプタンのうちから選択された１種以上が用いられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の回転電機の固定子の製造方法。

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