JP5939088B2

JP5939088B2 - 回転電機

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Publication number: JP5939088B2
Application number: JP2012190550A
Authority: JP
Inventors: 浩志金岩; 佑一郎伊東
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2032-08-30
Also published as: US20140062248A1; US9531228B2; JP2014050202A

Description

本発明は、車両等に搭載されて電動機や発電機として使用される回転電機に関する。

従来の回転電機として、周方向に配列された複数のスロットを有する円環状の固定子鉄心と、スロット内で複数の電気導体が径方向に並ぶようにして固定子鉄心に巻装された固定子巻線と、スロットの内壁面と電気導体との間に介装された絶縁シート部材とを有する固定子を備えたものが知られている。

そして、特許文献１には、１枚の絶縁シート部材をスロットの断面形状に合わせて角筒状に折り曲げることが開示されている。この絶縁シート部材は、例えば刃物の刃先を押し付けつけることにより軸方向に延びる折り目を形成しておき、その折り目に沿って角筒状に折り曲げられる。この場合、折り目は、絶縁シート部材の軸方向両端の端縁に到達するように形成されている。このようにして角筒状に折り曲げられた絶縁シート部材は、軸方向両端部が固定子鉄心の軸方向端面からスロット外部に突出するように配置される。

また、特許文献１には、スロットに配置された絶縁シート部材の軸方向への抜けを防止するために、絶縁シート部材の軸方向端部に、軸方向反対側へ折り返す折り返し部を設けることが開示されている。

特許第３３５１３８７号公報

ところで、上記特許文献１に開示された回転電機では、固定子鉄心の軸方向両側に形成されたコイルエンド部において、固定子鉄心の軸方向端面からスロット外部に延出する電気導体を周方向に折り曲げることによって斜行部が形成されている。そのため、固定子鉄心の軸方向端面からスロット外部に突出した絶縁シート部材の軸方向端部の特に角部においては、折り曲げられた電気導体に引っ張られることにより折り目を起点として破れが発生し易い。このようにして破れが発生すると、破れがスロット内部にまで進行したり、固定子鉄心と固定子巻線の間の絶縁沿面距離が不足したりする場合があり、十分な絶縁性を確保できなくなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、固定子鉄心のスロットに配置された絶縁シート部材の軸方向両端部での破れ発生を防止し得るようにした回転電機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本発明は、回転子（３）と、該回転子（３）と径方向に対向配置され、軸方向に延び周方向に配列された複数のスロット（２５）を有する固定子鉄心（２２）、前記スロット（２５）内で断面が矩形の複数の電気導体（２３）が径方向に並ぶようにして前記固定子鉄心（２２）に巻装された固定子巻線（２１）、および、前記スロット（２５）の断面形状に合わせて角筒状に折り曲げられて前記スロット（２５）の内壁面と前記電気導体（２３）との間に介装された絶縁シート部材（２４）を有する固定子（２）と、を備えた回転電機において、前記スロット（２５）に径方向に配列された複数の前記電気導体（２３）のうち、最内径側に配置された電気導体（２３１ａ）は、前記スロット（２５）から外部に延出して周方向の何れか一方側へ折れ曲がる折れ曲がり部（２３ｍ）において、前記周方向の何れか一方側へ折れ曲がる側の側面と内径側の側面とが交わる内径側角部（Ａ１）に、他の三つの角部の曲率半径（Ｒ１，Ｒ４）よりも大きな曲率半径（Ｒ２，Ｒ３）の曲面で形成されたＲ面取り部（２７）または平面状のＣ面取り部（２８）を有し、最外径側に配置された電気導体（２３１ｂ）は、前記スロット（２５）から外部に延出して周方向の何れか一方側へ折れ曲がる折れ曲がり部（２３ｎ）において、前記周方向の何れか一方側へ折れ曲がる側の側面と外径側の側面とが交わる外径側角部（Ｂ１）に、他の三つの角部の曲率半径（Ｒ１，Ｒ４）よりも大きな曲率半径（Ｒ２，Ｒ３）の曲面で形成されたＲ面取り部（２７）または平面状のＣ面取り部（２８）を有することを特徴とする。

本発明によれば、スロットの最内径側に配置された電気導体は、スロットから外部に延出して周方向の何れか一方側へ折れ曲がる折れ曲がり部の内径側角部に、他の三つの角部の曲率半径Ｒ１よりも大きな曲率半径Ｒ２の曲面で形成されたＲ面取り部または平面状のＣ面取り部を有する。これにより、折れ曲がり部の内径側角部が絶縁シート部材の軸方向端部の折り曲げ角部に当接したときに、折り曲げ角部に対する内径側角部の押圧力が緩和されるので絶縁シート部材の破れ発生が防止される。

また、スロットの最外径側に配置された電気導体は、スロットから外部に延出して周方向の何れか一方側へ折れ曲がる折れ曲がり部の外径側角部に、他の三つの角部の曲率半径Ｒ１よりも大きな曲率半径Ｒ２の曲面で形成されたＲ面取り部を有する。これにより、折れ曲がり部の外径側角部が絶縁シート部材の軸方向端部の折り曲げ角部に当接したときに、折り曲げ角部に対する外径側角部の押圧力が緩和されるので絶縁シート部材の破れ発生が防止される。

したがって、本発明によれば、固定子鉄心のスロットに配置された絶縁シート部材の軸方向両端部での破れ発生を防止することができる。

実施形態１に係る回転電機の軸方向断面図である。実施形態１に係る固定子の全体斜視図である。実施形態１において固定子鉄心のスロットに導体セグメントを挿入する状態を示す説明図である。実施形態１において用いられる導体セグメントの模式的斜視図である。実施形態１に係る固定子の部分的な断面図である。実施形態１において各スロット内で最内径側に配置された電気導体を示す図であって、（ａ）は接合側エンド部の折れ曲がり部を接合側エンド部側から見た断面図であり、（ｂ）はターン側エンド部の折れ曲がり部をターン側エンド部側から見た断面図である。実施形態１において各スロット内で最外径側に配置された電気導体を示す図であって、（ａ）は接合側エンド部の折れ曲がり部を接合側エンド部側から見た断面図であり、（ｂ）はターン側エンド部の折れ曲がり部をターン側エンド部側から見た断面図である。実施形態１に係る固定子の接合側エンド部の一部を示す斜視図である。実施形態１において導体セグメントが収容される固定子鉄心のスロットを説明するための固定子の部分断面図である。実施形態２において各スロット内で最内径側に配置された電気導体を示す図であって、（ａ）は接合側エンド部の折れ曲がり部を接合側エンド部側から見た断面図であり、（ｂ）はターン側エンド部の折れ曲がり部をターン側エンド部側から見た断面図である。実施形態２において各スロット内で最外径側に配置された電気導体を示す図であって、（ａ）は接合側エンド部の折れ曲がり部を接合側エンド部側から見た断面図であり、（ｂ）はターン側エンド部の折れ曲がり部をターン側エンド部側から見た断面図である。実施形態３において各スロット内で最内径側に配置された電気導体を示す図であって、（ａ）は接合側エンド部の折れ曲がり部を接合側エンド部側から見た断面図であり、（ｂ）はターン側エンド部の折れ曲がり部をターン側エンド部側から見た断面図である。実施形態３において各スロット内で最外径側に配置された電気導体を示す図であって、（ａ）は接合側エンド部の折れ曲がり部を接合側エンド部側から見た断面図であり、（ｂ）はターン側エンド部の折れ曲がり部をターン側エンド部側から見た断面図である。

以下、本発明に係る回転電機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〕
本実施形態に係る回転電機１は、車両用交流発電機として用いられるものであって、図１に示すように、電機子として働く固定子２と、界磁として働く回転子３と、固定子２および回転子３を収容し、締結ボルト４ｃによって連結、固定されたフロントハウジング４ａおよびリアハウジング４ｂと、交流電力を直流電力に変換する整流器５等を含んで構成されている。

固定子２は、図２に示すように、固定子鉄心２２と、複数の導体セグメント２３により構成されたセグメント型の固定子巻線２１と、固定子鉄心２２および固定子巻線２１間を電気絶縁する絶縁シート部材２４とを備えている。この固定子２は、フロントハウジング４ａおよびリアハウジング４ｂ間で挟持されることにより固定されており、回転子３の外周側に所定のエアギャップＧ（図５参照）を介して配置されている。固定子２の詳細な構造については後述する。

回転子３は、図１に示すように、フロントハウジング４ａおよびリアハウジング４ｂに回転可能に支持されたシャフト３３と一体になって回転するもので、ランデル型ポールコア３２と、界磁巻線３１とを備えている。なお、シャフト３３の前端部には、自動車に搭載された走行用のエンジン（図示せず）に図示しないベルト等を介して連結されたプーリ２０が固定されている。

ランデル型ポールコア３２は、フロント側およびリア側の一組のポールコア３２ａ、３２ｂを組み合わせて構成されている。各ポールコア３２ａ、３２ｂは、それぞれが６個の爪状磁極部３２ｃを有し、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻回して構成された界磁巻線３１を前後両側から挟み込むようにシャフト３３に嵌挿されている。本実施形態では、ポールコア３２ａ、３２ｂは、各８個の磁極を持ち、即ち、１６極の回転子３を形成している。

フロントハウジング４ａの軸方向端面（前端面）およびリアハウジング４ｂの軸方向端面（後端面）には、吸入孔４２ａ、４２ｂがそれぞれ設けられている。そして、フロント側の吸入孔４２ａから吸い込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すための斜流ファン３５がフロント側のポールコア３２ａの前端面に溶接等により固着されている。同様に、リア側の吸入孔４２ｂから吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すための遠心ファン３６がリア側のポールコア３２ｂの後端面に溶接等により固着されている。また、フロントハウジング４ａおよびリアハウジング４ｂには、固定子鉄心２２の軸方向両端から突出した固定子巻線２１のコイルエンド部に対向した部分に冷却風の吐出孔４１がそれぞれ設けられている。

シャフト３３の後端部近傍には、界磁コイル３１の両端に電気的に接続されたスリップリング３７、３８が形成されており、これらのスリップリング３７、３８を介してブラシ装置７から界磁コイル３１に対して給電が行われるようになっている。

上述した構成を有する車両用交流発電機１は、ベルト等を介してプーリ２０にエンジンからの回転力が伝えられると、回転子３がシャフト３３と共に所定方向に回転する。この状態で、スリップリング３７、３８を介してブラシ装置７から回転子３の界磁コイル３１に励磁電圧を印加することにより、ポールコア３２ａ、３２ｂのそれぞれの爪状磁極部３２ｃが励磁されて、回転子３の回転周方向に沿って交互にＮＳ磁極が形成される。これにより、固定子巻線２１に三相交流電圧を発生させることができ、整流器５の出力端子から所定の直流電流を取り出すことができる。

次に、固定子２の詳細について図２〜図９を参照しつつ説明する。固定子鉄心２２は、円環状の複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成されている。この固定子鉄心２２は、外周部を構成する円環状のバックコア部２２ａと、バックコア部２２ａから径方向内方へ突出し周方向に所定距離を隔てて配列された複数のティース部２２ｂとを有する。固定子鉄心２２の隣接する二つのティース部２２ｂの間には、多相の固定子巻線２１を収容できるように、断面略矩形状のスロット２５が形成されている。本実施形態では、回転子３の磁極数１６に対応して、２組の３相の固定子巻線２１を収容するように、９６個のスロット２５が周方向に等間隔に配置されている。

固定子鉄心２２のスロット２５に装備された固定子巻線２１は、接合端部２３ｆ同士が互いに接合された複数の略Ｕ字状の導体セグメント２３により構成されている。導体セグメント２３は、例えば銅等の金属材料よりなる導体部２３ｊと、導体部２３ｊの外周表面を覆う絶縁皮膜２３ｋとからなる断面が略矩形の角線で形成されている（図６，図７参照）。

この導体セグメント２３は、図３に示すように、一対の直線部２３ｇ、２３ｇとそれぞれの直線部２３ｇ、２３ｇの一端部同士を連結するターン部２３ｈとからなるＵ字形状のものが採用されている。このＵ字形状の導体セグメント２３は、一対の直線部２３ｇ、２３ｇが所定のスロットピッチ離れた２個のスロット２５内に軸方向一端側から挿入された後、スロット２５から軸方向他端側の外部に延出する直線部２３ｇ、２３ｇの開放端部が、周方向の何れか一方側へ所定の角度をもって斜めに斜行するように折り曲げられている。

これにより、導体セグメント２３は、図４に示すように、スロット２５内に収容され軸方向に沿って直線状に延びる一対のスロット収容部２３ａ、２３ａと、スロット２５から軸方向に露出し周方向に延び出すコイルエンド部とを有する。コイルエンド部は、各スロット収容部２３ａ、２３ａの一端同士を連結するように一体に設けられてスロット２５の軸方向一端側（車両用交流発電機１のリア側で図１の右側。以下、同様）から突出するターン側エンド部２３ｂと、各スロット収容部２３ａ、２３ａの他端に一体に設けられてスロット２５の軸方向他端側（車両用交流発電機１のフロント側で図１の左側。以下、同様）から突出する一対の接合側エンド部２３ｃ、２３ｃとから構成されている。

ターン側エンド部２３ｂは、その先端に湾曲変形により形成された略Ｖ字状のターン部２３ｈを有している。一方、接合側エンド部２３ｃは、屈曲変形により形成されて固定子鉄心２２の軸方向端面に対して所定の角度をもって斜めに斜行する接合側斜行部２３ｅと、この接合側斜行部２３ｅの先端に一体に形成され、屈曲変形により形成された接合端部２３ｆとを有している。なお、この接合端部２３ｆは、絶縁皮膜２３ｋが剥離されて内部の導体が露出した状態になっている。

固定子鉄心２２の各スロット２５には、それぞれ偶数本（本実施形態では４本）の電気導体（各導体セグメント２３のスロット収容部２３ａ）が収容されている。一のスロット２５内の４本の電気導体は、図５に示すように、径方向に沿って内側から内端層、内中層、外中層、外端層の順で一列に配列されている。なお、一のスロット２５内の４本の電気導体は同相の固定子巻線２１を形成している。

各スロット２５には、スロット２５の断面形状に合わせて角筒状に折り曲げられた絶縁シート部材２４が各スロット２５の内壁面に沿って配置されている。絶縁シート部材２４は、スロット２５の軸方向長さよりも少し長くされており、軸方向両端部のそれぞれがスロット２５から外部に少し突出した状態に配置されている（図３参照）。角筒状に折り曲げられた絶縁シート部材２４は、周方向両端部の重なり合った重なり部がスロット２５の外径側に位置するように配置されている。このように配置された絶縁シート部材２４によって、各スロット２５に収容された４本の電気導体とスロット２５の内壁面との間の電気絶縁が行われる。

各スロット２５内に配列された４本の電気導体のうち、最内径側に配置された内端層の電気導体２３１ａ（図４，図５参照）は、スロット２５から外部に延出して周方向の何れか一方側へ折れ曲がる折れ曲がり部２３ｍ（図４参照）において、周方向に折れ曲がる側（固定子鉄心２２の軸方向端面となす角度が鋭角となる側）の側面と内径側の側面とが交わる内径側角部Ａ１に、他の三つの角部の曲率半径Ｒ１よりも大きな曲率半径Ｒ２の曲面で形成されたＲ面取り部２７を有する。

即ち、図６（ａ）に示すように、最内径側に配置された電気導体２３１ａの接合側エンド部２３ｃの折れ曲がり部２３ｍでは、図６（ａ）の左下に位置する内径側角部Ａ１にＲ面取り部２７が設けられている。この場合、絶縁皮膜２３ｋの厚みｔは、周方向全域において略一定にされているとともに、導体部２３ｊの内径側角部Ａ１の曲率半径Ｒ２のみを他の三つの角部の曲率半径Ｒ１よりも大きくすることによってＲ面取り部２７が形成されている。なお、他の三つの角部の曲率半径Ｒ１の曲面は、不可避的に形成された極小のものであっても、作為的に形成されたものであってもよい。以下同様である。

また、図６（ｂ）に示すように、最内径側に配置された電気導体２３１ａのターン側エンド部２３ｂの折れ曲がり部２３ｍでは、図６（ｂ）の右上に位置する内径側角部Ａ１にＲ面取り部２７が設けられている。この場合にも、上記と同様に、絶縁皮膜２３ｋの厚みｔは、周方向において略一定にされているとともに、導体部２３ｊの内径側角部Ａ１の曲率半径Ｒ２のみを他の三つの角部の曲率半径Ｒ１よりも大きくすることによってＲ面取り部２７が形成されている。

このように、内径側角部Ａ１に対して、他の三つの角部よりも大きな曲率半径Ｒ２の曲面で形成されたＲ面取り部２７が設けられていることにより、折れ曲がり部２３ｍの内径側角部Ａ１が絶縁シート部材２４の軸方向端部の折り曲げ角部に当接したときに、折り曲げ角部に対する内径側角部Ａ１の押圧力が緩和されるので絶縁シート部材２４の破れ発生が防止される。

一方、各スロット２５内に配列された４本の電気導体のうち、最外径側に配置された内端層の電気導体２３１ｂ（図４，図５参照）は、スロット２５から外部に延出して周方向の何れか一方側へ折れ曲がる折れ曲がり部２３ｎにおいて、周方向に折れ曲がる側（固定子鉄心２２の軸方向端面となす角度が鋭角となる側）の側面と外径側の側面とが交わる外径側角部Ｂ１に、他の三つの角部の曲率半径Ｒ１よりも大きな曲率半径Ｒ２の曲面で形成されたＲ面取り部２７を有する。

即ち、図７（ａ）に示すように、最外径側に配置された電気導体２３１ｂの接合側エンド部２３ｃの折れ曲がり部２３ｎ（図４参照）では、図７（ａ）の右上に位置する外径側角部Ｂ１にＲ面取り部２７が設けられている。この場合、絶縁皮膜２３ｋの厚みｔは、周方向全域において略一定にされており、導体部２３ｊの外径側角部Ｂ１の曲率半径Ｒ２のみを他の三つの角部の曲率半径Ｒ１よりも大きくすることによってＲ面取り部２７が形成されている。

また、図７（ｂ）に示すように、最外径側に配置された電気導体２３１ｂのターン側エンド部２３ｂの折れ曲がり部２３ｎでは、図７（ｂ）の右下に位置する外径側角部Ｂ１にＲ面取り部２７が設けられている。この場合にも、上記と同様に、絶縁皮膜２３ｋの厚みｔは、周方向において略一定にされており、導体部２３ｊの外径側角部Ｂ１の曲率半径Ｒ２のみを他の三つの角部の曲率半径Ｒ１よりも大きくすることによってＲ面取り部２７が形成されている。

このように、外径側角部Ｂ１に対して、他の三つの角部よりも大きな曲率半径Ｒ２の曲面で形成されたＲ面取り部２７が設けられていることにより、折れ曲がり部２３ｎの外径側角部Ｂ１が絶縁シート部材２４の軸方向端部の折り曲げ角部に当接したときに、折り曲げ角部に対する外径側角部Ｂ１の押圧力が緩和されるので絶縁シート部材２４の破れ発生が防止される。

各スロット２５内に収容されたこれらの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２１が形成される。なお、本実施形態では、スロット２５内の電気導体は、軸方向一端側のターン側エンド部２３ｂにおいては、ターン部２３ｈを経由することにより、また、軸方向他端側の接合側エンド部２３ｃにおいては、接合端部２３ｆ同士をアーク溶接によって接合することにより、電気的に接続されている。即ち、固定子鉄心２２の軸方向一端側には、スロット２５から突出した多数のターン部２３ｈによって第１コイルエンド群が形成され、固定子鉄心２２の軸方向他端側には、スロット２５から突出した多数の接合側エンド部２３ｃによって第２コイルエンド群が形成されている（図８参照）。

各スロット２５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２５内の１本の他の電気導体と対をなしている。

例えば、図９に示すように、一のスロット２５内の内端層の電気導体２３１ａは、固定子鉄心２２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ（ＮＳ磁極ピッチ）離れた他のスロット２５内の外端層の電気導体２３１ｂと対をなしている。同様に、一のスロット２５内の内中層の電気導体２３２ａは、固定子鉄心２２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２５内の外中層の電気導体２３２ｂと対をなしている。そして、固定子鉄心２２の軸方向一端側のターン側エンド部２３ｂにおいて、これらの対をなす電気導体、すなわち内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとはターン部２３ｈ（２３１ｃ）を経由することにより接続され、また、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとはターン部２３ｈ（２３２ｃ）を経由することにより接続されている。

したがって、固定子鉄心２２の軸方向一端側においては、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとを接続するターン部２３ｈ（２３２ｃ）を、内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとを接続するターン部２３ｈ（２３１ｃ）が囲むこととなる。このように、固定子鉄心２２の軸方向一端側においては、対をなす電気導体同士の接続部としてのターン部２３ｈ（２３２ｃ）が、同じスロット２５内に収容された他の対をなす電気導体同士の接続部としてのターン部２３ｈ（２３１ｃ）により囲まれる。そして、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとを接続するターン部２３ｈ（２３２ｃ）により中層コイルエンドが形成され、また、内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとを接続するターン部２３ｈ（２３１ｃ）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２５内の内中層の電気導体２３２ａは、固定子鉄心２２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２５内の内端層の電気導体２３１ａ’とも対をなしている。同様に、一のスロット２５内の外端層の電気導体２３１ｂ’は、固定子鉄心２２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２５内の外中層の電気導体２３２ｂとも対をなしている。そして、固定子鉄心２２の軸方向他端側の接合側エンド部２３ｃにおいて、これらの対をなす電気導体、すなわち内中層の電気導体２３２ａと内端層の電気導体２３１ａ’とは、接合端部２３ｆ同士（２３２ｄと２３１ｄ’）の接合により接続されている。また、外端層の電気導体２３１ｂ’と外中層の電気導体２３２ｂとは、接合端部２３ｆ同士（２３１ｅ’と２３２ｅ）の接合により接続されている。

したがって、固定子鉄心２２の軸方向他端側においては、内中層の電気導体２３２ａおよび内端層の電気導体２３１ａ’を接続する内側接合部（接合端部２３２ｄおよび２３１ｄ’により構成されるもの）と、外端層の電気導体２３１ｂ’および外中層の電気導体２３２ｂを接合する外側接合部（接合端部２３１ｅ’および２３２ｅにより構成されるもの）とが、径方向および周方向に互いにずれた状態で配置されている。そして、内中層の電気導体２３２ａおよび内端層の電気導体２３１ａ’を接続する内側接合部（接合端部２３２ｄおよび２３１ｄ’により構成されるもの）と、外端層の電気導体２３１ｂ’および外中層の電気導体２３２ｂを接合する外側接合部（接合端部２３１ｅ’および２３２ｅにより構成されるもの）とにより、異なる同心円上に配置された２つの隣接層コイルエンドが形成される。

なお、外側接合部および内側接合部の導体露出部２３ｉやその近傍には、これらの接合部の互いの絶縁と保持のために、図示しない絶縁樹脂部材によるコーティングがなされている。

さらに、図３に示すように、内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとが、一連の導電体を略Ｕ字状に成形してなる大セグメント２３１により提供される。そして、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとが一連の導電体を略Ｕ字状に成形してなる小セグメント２３２により提供される。なお、基本となる略Ｕ字状の導体セグメント２３は、大セグメント２３１および小セグメント２３２によって構成される。

以上の構成を、全てのスロット２５の基本となる導体セグメント２３について繰り返す。なお、固定子巻線２１の各相について、基本となる導体セグメント２３により、固定子鉄心２２の周りを２周する巻線（コイル）が形成される。しかし、固定子巻線２１の各相について、出力用引き出し線および中性点用引き出し線を一体に有するセグメント、並びに１周目と２周目とを接続するターン部２３ｈを有するセグメントは、基本となる導体セグメント２３とは異なる異形セグメントで構成される。これら異形セグメントを用いて、固定子巻線２１の各相の巻線端が星型結線により結線される。

以上のように構成された本実施形態の回転電機１によれば、スロット２５の最内径側に配置された電気導体２３１ａは、スロット２５から外部に延出して周方向の何れか一方側へ折れ曲がる折れ曲がり部２３ｍの内径側角部Ａ１に、他の三つの角部の曲率半径Ｒ１よりも大きな曲率半径Ｒ２の曲面で形成されたＲ面取り部２７を有する。これにより、折れ曲がり部２３ｍの内径側角部Ａ１が絶縁シート部材２４の軸方向端部の折り曲げ角部に当接したときに、折り曲げ角部に対する内径側角部Ａ１の押圧力が緩和されるので、絶縁シート部材２４の破れ発生を防止することができる。

また、スロット２５の最外径側に配置された電気導体２３１ｂは、スロット２５から外部に延出して周方向の何れか一方側へ折れ曲がる折れ曲がり部２３ｎの外径側角部Ｂ１に、他の角部の曲率半径Ｒ１よりも大きな曲率半径Ｒ２の曲面で形成されたＲ面取り部２７を有する。これにより、折れ曲がり部２３ｎの外径側角部Ｂ１が絶縁シート部材２４の軸方向端部の折り曲げ角部に当接したときに、折り曲げ角部に対する外径側角部Ｂ１の押圧力が緩和されるので絶縁シート部材２４の破れ発生を防止することができる。

したがって、本実施形態の回転電機１によれば、固定子鉄心２２のスロット２５に配置された絶縁シート部材２４の軸方向両端部での破れ発生を防止することができる。また、本実施形態の場合には、電気導体２３１ａの内径側角部Ａ１および電気導体２３１ｂの外径側角部Ｂ１に、Ｒ面取り部２７が設けられているので、平面状のＣ面取り部に比べて、より確実に破れ発生の防止効果を得ることができる。

〔実施形態２〕
実施形態２に係る回転電機は、基本的構成が実施形態１と同じであり、スロット２５の最内径側および最外径側に配置された電気導体２３１ａ，２３１ｂに設けられるＲ面取り部１２７の構成のみが実施形態１と異なる。よって、実施形態１と共通する部材や構成についての詳しい説明は省略し、以下、異なる点および重要な点について図１０および図１１を参照して説明する。なお、実施形態１と共通する部材については同じ符号を用いる。

実施形態２において、各スロット２５内に配列された４本の電気導体のうち、最内径側に配置された電気導体２３１ａは、スロット２５から外部に延出して周方向の何れか一方側へ折れ曲がる折れ曲がり部２３ｍにおいて、周方向に折れ曲がる側（固定子鉄心２２の軸方向端面となす角度が鋭角となる側）の側面と内径側の側面とが交わる内径側角部Ａ１に、他の三つの角部の曲率半径Ｒ１よりも大きな曲率半径Ｒ２の曲面で形成されたＲ面取り部１２７を有する。

即ち、図１０（ａ）に示すように、最内径側に配置された電気導体２３１ａの接合側エンド部２３ｃの折れ曲がり部２３ｍでは、図１０（ａ）の左下に位置する内径側角部Ａ１にＲ面取り部１２７が設けられている。この場合、導体部２３ｊの四つの角部は、同じ曲率半径Ｒの曲面で形成されているとともに、絶縁皮膜２３ｋは、内径側角部Ａ１の厚みｔ１のみが他の三つの角部を含む他の部位の厚みｔよりも薄くされている。即ち、内径側角部Ａ１の外周面（絶縁皮膜２３ｋの外表面）の曲率半径Ｒ３が、他の三つの角部の外周面（絶縁皮膜２３ｋの外表面）の曲率半径Ｒ４よりも大きくされている。これにより、内径側角部Ａ１には、他の三つの角部の曲率半径Ｒ４よりも大きな曲率半径Ｒ３の曲面で形成されたＲ面取り部１２７が設けられている。

また、図１０（ｂ）に示すように、最内径側に配置された電気導体２３１ａのターン側エンド部２３ｂの折れ曲がり部２３ｍでは、図１０（ｂ）の右上に位置する内径側角部Ａ１にＲ面取り部１２７が設けられている。この場合にも、上記と同様に、導体部２３ｊの四つの角部は、同じ曲率半径Ｒの曲面で形成されているとともに、絶縁皮膜２３ｋは、内径側角部Ａ１の厚みｔ１のみが他の三つの角部を含む他の部位の厚みｔよりも薄くされている。即ち、内径側角部Ａ１の外周面（絶縁皮膜２３ｋの外表面）の曲率半径Ｒ３が、他の三つの角部の外周面（絶縁皮膜２３ｋの外表面）の曲率半径Ｒ４よりも大きくされている。これにより、内径側角部Ａ１には、他の三つの角部の曲率半径Ｒ４よりも大きな曲率半径Ｒ３の曲面で形成されたＲ面取り部１２７が設けられている。

このように、内径側角部Ａ１に対して、他の三つの角部よりも大きな曲率半径Ｒ３の曲面で形成されたＲ面取り部１２７が設けられていることにより、折れ曲がり部２３ｍの内径側角部Ａ１が絶縁シート部材２４の軸方向端部の折り曲げ角部に当接したときに、折り曲げ角部に対する内径側角部Ａ１の押圧力が緩和されるので、絶縁シート部材２４の破れ発生が防止される。

一方、図１１（ａ）に示すように、最外径側に配置された電気導体２３１ｂの接合側エンド部２３ｃの折れ曲がり部２３ｎでは、図１１（ａ）の右上に位置する外径側角部Ｂ１にＲ面取り部１２７が設けられている。この場合、導体部２３ｊの四つの角部は、同じ曲率半径Ｒの曲面で形成されているとともに、絶縁皮膜２３ｋは、内径側角部Ａ１の厚みｔ１のみが他の三つの角部を含む他の部位の厚みｔよりも薄くされている。即ち、外径側角部Ｂ１の外周面（絶縁皮膜２３ｋの外表面）の曲率半径Ｒ３が、他の三つの角部の外周面（絶縁皮膜２３ｋの外表面）の曲率半径Ｒ４よりも大きくされている。これにより、外径側角部Ｂ１には、他の三つの角部の曲率半径Ｒ４よりも大きな曲率半径Ｒ３の曲面で形成されたＲ面取り部１２７が設けられている。

また、図１１（ｂ）に示すように、最外径側に配置された電気導体２３１ｂのターン側エンド部２３ｂの折れ曲がり部２３ｎでは、図１１（ｂ）の右上に位置する外径側角部Ｂ１にＲ面取り部１２７が設けられている。この場合にも、上記と同様に、導体部２３ｊの四つの角部は、同じ曲率半径Ｒの曲面で形成されているとともに、絶縁皮膜２３ｋは、外径側角部Ｂ１の厚みｔ１のみが他の三つの角部を含む他の部位の厚みｔよりも薄くされている。即ち、外径側角部Ｂ１の外周面（絶縁皮膜２３ｋの外表面）の曲率半径Ｒ３が、他の三つの角部の外周面（絶縁皮膜２３ｋの外表面）の曲率半径Ｒ４よりも大きくされている。これにより、外径側角部Ｂ１には、他の三つの角部の曲率半径Ｒ４よりも大きな曲率半径Ｒ３の曲面で形成されたＲ面取り部１２７が設けられている。

このように、外径側角部Ｂ１に対して、他の三つの角部よりも大きな曲率半径Ｒ３の曲面で形成されたＲ面取り部１２７が設けられていることにより、折れ曲がり部２３ｎの外径側角部Ｂ１が絶縁シート部材２４の軸方向端部の折り曲げ角部に当接したときに、折り曲げ角部に対する外径側角部Ｂ１の押圧力が緩和されるので、絶縁シート部材２４の破れ発生が防止される。

以上のように構成された実施形態２の回転電機によれば、スロット２５の最内径側に配置された電気導体２３１ａは、スロット２５から外部に延出して周方向の何れか一方側へ折れ曲がる折れ曲がり部２３ｍの内径側角部Ａ１に、他の三つの角部の曲率半径Ｒ４よりも大きな曲率半径Ｒ３の曲面で形成されたＲ面取り部１２７を有する。また、スロット２５の最外径側に配置された電気導体２３１ｂは、スロット２５から外部に延出して周方向の何れか一方側へ折れ曲がる折れ曲がり部２３ｎの外径側角部Ｂ１に、他の三つの角部の曲率半径Ｒ４よりも大きな曲率半径Ｒ３の曲面で形成されたＲ面取り部１２７を有する。

そのため、実施形態２の回転電機によれば、固定子鉄心２２のスロット２５に配置された絶縁シート部材２４の軸方向両端部での破れ発生を防止することができる等、実施形態１と同様の作用および効果を奏する。

〔実施形態３〕
実施形態３に係る回転電機は、基本的構成が実施形態１と同じであり、スロット２５の最内径側および最外径側に配置された電気導体２３１ａ，２３１ｂに設けられるＲ面取り部２２７の構成のみが実施形態１と異なる。よって、実施形態１と共通する部材や構成についての詳しい説明は省略し、以下、異なる点および重要な点について図１２および図１３を参照して説明する。なお、実施形態１と共通する部材については同じ符号を用いる。

実施形態３において、各スロット２５内に配列された４本の電気導体のうち、最内径側に配置された電気導体２３１ａは、スロット２５から外部に延出して周方向の何れか一方側へ折れ曲がる折れ曲がり部２３ｍにおいて、周方向に折れ曲がる側（固定子鉄心２２の軸方向端面となす角度が鋭角となる側）の側面と内径側の側面とが交わる内径側角部Ａ１に、平面状のＣ面取り部２８を有する。

即ち、図１２（ａ）に示すように、最内径側に配置された電気導体２３１ａの接合側エンド部２３ｃの折れ曲がり部２３ｍでは、図１２（ａ）の左下に位置する内径側角部Ａ１にＣ面取り部２８が設けられている。この場合、絶縁皮膜２３ｋの厚みｔは、周方向全域において略一定にされている。そして、図１２（ａ）に示す断面（紙面）におけるＣ面取り部２８の長さＬ１は、他の三つの角部を形成する円弧状の曲面の両端を結ぶ直線よりも大きくされている。

また、図１２（ｂ）に示すように、最内径側に配置された電気導体２３１ａのターン側エンド部２３ｂの折れ曲がり部２３ｍでは、図１２（ｂ）の右上に位置する内径側角部Ａ１にＣ面取り部２８が設けられている。この場合にも、上記と同様に、絶縁皮膜２３ｋの厚みｔは、周方向全域において略一定にされており、図１２（ｂ）に示す断面（紙面）におけるＣ面取り部２８の長さＬ２は、他の三つの角部を形成する円弧状の曲面の両端を結ぶ直線よりも大きくされている。

このように、内径側角部Ａ１に対してＣ面取り部２８が設けられていることにより、折れ曲がり部２３ｍの内径側角部Ａ１が絶縁シート部材２４の軸方向端部の折り曲げ角部に当接したときに、折り曲げ角部に対する内径側角部Ａ１の押圧力が緩和されるので、絶縁シート部材２４の破れ発生が防止される。

一方、図１３（ａ）に示すように、最外径側に配置された電気導体２３１ｂの接合側エンド部２３ｃの折れ曲がり部２３ｎでは、図１３（ａ）の右上に位置する外径側角部Ｂ１にＣ面取り部２８が設けられている。この場合にも、上記と同様に、絶縁皮膜２３ｋの厚みｔは、周方向全域において略一定にされており、図１３（ａ）に示す断面（紙面）におけるＣ面取り部２８の長さＬ３は、他の三つの角部を形成する円弧状の曲面の両端を結ぶ直線よりも大きくされている。

また、図１３（ｂ）に示すように、最内径側に配置された電気導体２３１ｂのターン側エンド部２３ｂの折れ曲がり部２３ｎでは、図１３（ｂ）の右下に位置する内径側角部Ｂ１にＣ面取り部２８が設けられている。この場合にも、上記と同様に、絶縁皮膜２３ｋの厚みｔは、周方向全域において略一定にされており、図１３（ｂ）に示す断面（紙面）におけるＣ面取り部２８の長さＬ４は、他の三つの角部を形成する円弧状の曲面の両端を結ぶ直線よりも大きくされている。

このように、内径側角部Ｂ１に対してＣ面取り部２８が設けられていることにより、折れ曲がり部２３ｎの内径側角部Ｂ１が絶縁シート部材２４の軸方向端部の折り曲げ角部に当接したときに、折り曲げ角部に対する内径側角部Ｂ１の押圧力が緩和されるので、絶縁シート部材２４の破れ発生が防止される。

以上のように構成された実施形態３の回転電機によれば、スロット２５の最内径側に配置された電気導体２３１ａは、スロット２５から外部に延出して周方向の何れか一方側へ折れ曲がる折れ曲がり部２３ｍの内径側角部Ａ１にＣ面取り部２８を有する。また、スロット２５の最外径側に配置された電気導体２３１ｂは、スロット２５から外部に延出して周方向の何れか一方側へ折れ曲がる折れ曲がり部２３ｎの外径側角部Ｂ１にＣ面取り部２８を有する。

そのため、実施形態３の回転電機によれば、固定子鉄心２２のスロット２５に配置された絶縁シート部材２４の軸方向両端部での破れ発生を防止することができ、実施形態１と同様の作用および効果を奏する。特に、実施形態３のＣ面取り部２８は、実施形態１のＲ面取り部２７に比べて、作製が容易である点で有利となる。

〔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、上記の実施形態の固定子巻線２２は、固定子鉄心２１の各スロット２５内で電気導体が径方向に４本に並んだ４層構造のものであるが、電気導体の層数は任意の偶数に設定することができる。

また、上記の実施形態では、固定子巻線２２を構成する導体セグメント２３は、Ｕ字形状のものが採用されているが、これに代えてＩ字形状の導体セグメントを採用してもよい。また、固定子巻線２２は、複数の導体セグメント２３を接続して形成されるものではなく、連続線で形成されるものでもよい。さらに、固定子巻線２２を構成する導体線は、断面形状が矩形の角線の他、円形や楕円形の丸線を採用してもよい。

また、上記の実施形態では、本発明に係る回転電機を車両用交流発電機に適用した例を説明したが、本発明は、車両に搭載される回転電機として、発電機、あるいは電動機、さらには両者を選択的に使用し得る回転電機の固定子にも利用することができる。

１…車両用交流発電機（回転電機）、２…固定子、３…回転子、２１…固定子巻線、２２…固定子鉄心、２３…導体セグメント（電気導体）、２３１ａ…スロット内の最内径側に配置された電気導体、２３１ｂ’…スロット内の最外径側に配置された電気導体、２３ｊ…導体部、２３ｋ…絶縁皮膜、２３ｍ，２３ｎ…折れ曲がり部、２４…絶縁シート部材、２５…スロット、２７，１２７…Ｒ面取り部、２８…Ｃ面取り部、Ａ１…内径側角部、Ｂ１…外径側角部。

Claims

回転子（３）と、該回転子（３）と径方向に対向配置され、軸方向に延び周方向に配列された複数のスロット（２５）を有する固定子鉄心（２２）、前記スロット（２５）内で断面が矩形の複数の電気導体（２３）が径方向に並ぶようにして前記固定子鉄心（２２）に巻装された固定子巻線（２１）、および、前記スロット（２５）の断面形状に合わせて角筒状に折り曲げられて前記スロット（２５）の内壁面と前記電気導体（２３）との間に介装された絶縁シート部材（２４）を有する固定子（２）と、を備えた回転電機において、
前記スロット（２５）に径方向に配列された複数の前記電気導体（２３）のうち、
最内径側に配置された電気導体（２３１ａ）は、前記スロット（２５）から外部に延出して周方向の何れか一方側へ折れ曲がる折れ曲がり部（２３ｍ）において、前記周方向の何れか一方側へ折れ曲がる側の側面と内径側の側面とが交わる内径側角部（Ａ１）に、他の三つの角部の曲率半径（Ｒ１，Ｒ４）よりも大きな曲率半径（Ｒ２，Ｒ３）の曲面で形成されたＲ面取り部（２７）または平面状のＣ面取り部（２８）を有し、
最外径側に配置された電気導体（２３１ｂ）は、前記スロット（２５）から外部に延出して周方向の何れか一方側へ折れ曲がる折れ曲がり部（２３ｎ）において、前記周方向の何れか一方側へ折れ曲がる側の側面と外径側の側面とが交わる外径側角部（Ｂ１）に、他の三つの角部の曲率半径（Ｒ１，Ｒ４）よりも大きな曲率半径（Ｒ２，Ｒ３）の曲面で形成されたＲ面取り部（２７）または平面状のＣ面取り部（２８）を有することを特徴とする回転電機。
前記電気導体（２３）は、導体部（２３ｊ）と、該導体部（２３ｊ）の外周表面を覆う絶縁皮膜（２３ｋ）とからなり、前記内径側角部（Ａ１）および前記外径側角部（Ｂ１）に設けられる前記Ｒ面取り部（２７）は、前記絶縁皮膜（２３ｋ）の厚みを他の三つの角部よりも薄くすることにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。