JP6614067B2 - 回転電機の固定子 - Google Patents

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の固定子に関するものである。

従来、車両に搭載されて使用される回転電機として、回転可能に設けられた回転子と、該回転子と径方向に対向して配置された固定子とを備えたものが一般に知られている。固定子は、周方向に配列された複数のスロットを有する固定子コアと、該固定子コアの複数のスロットに巻装された固定子巻線とを備えている。

また、略Ｕ字状に成形した複数の導体セグメントを接合して固定子巻線を構成する技術が提案されており、例えば特許文献１に記載の技術では、スロットの径方向におけるＵ字状の導体セグメントの２本の直線部間の幅を、スロットの径方向に沿った深さよりも大きくし、導体セグメントの２本の直線部がスロット内に挿入されたときに、導体セグメントのスプリングバックによって２本の直線部がスロット内の内周側及び外周側に付勢されるようにしている。そしてこれにより、固定子巻線の振動による磁気音の増大や、スロットの内周側開口部からの水の浸入を抑制できるものとしていた。

特許第３２８４９８１号公報

しかしながら、上記のようにスロットの径方向のスプリングバックによって２本の直線部をスロット内の内周側及び外周側に付勢する構成では、スロットに対して導体セグメントを組み付ける際にスプリングバックにより組み付け性が悪化したり、直線部同士の干渉等により絶縁性が低下したりすることの懸念があった。こうした不都合は、スロットの径方向のスプリングバックが大きいほど顕著になると考えられる。

また、スロット内に導体セグメントの直線部を挿入した状態では、スロットの径方向のスプリングバックの有無にかかわらず、固定子巻線の振動が生じることが考えられる。つまり、固定子コアのスロットの幅寸法（周方向の開口寸法）は、例えば導体セグメントを固定子コアの軸方向の一端側から組み込む際における干渉による直線部の絶縁性低下や挿入のし易さ等を加味して、導体セグメントの太さに対して所定の余裕代を有する大きさとなっており、スロット内に直線部を挿入した状態において直線部の位置ずれ（換言するとがたつき）の発生が懸念される。そのため、固定子において騒音の発生が懸念される。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、固定子コアに対して導体セグメントを適切に組み付けることができる回転電機の固定子を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。なお以下においては、理解の容易のため、発明の実施の形態において対応する構成の符号を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

第１の発明では、
円環状をなし、周方向に複数のスロット（２１）を有する固定子コア（２０）と、
前記スロットに巻装された固定子巻線（３０）と、
を備える回転電機の固定子（１３）において、
前記固定子巻線は、一対の直線部（４１）とその間のターン部（４２）とを有する複数の導体セグメント（４０）を用い、前記直線部を前記スロットに挿入した状態で、異なる前記導体セグメントの前記直線部の端部同士を接合することで形成されており、
前記導体セグメントは、前記一対の直線部の少なくともいずれかに、前記固定子コアの周方向に突出する突出部（６１，６３）を有している。

回転電機の固定子において、固定子コアのスロットに導体セグメントの直線部を挿入した状態では、スロット内で直線部が動くことに起因する不都合の発生が懸念される。この点、上記構成では、導体セグメントにおいて、一対の直線部の少なくともいずれかに、固定子コアの周方向に突出する突出部を設けたため、その突出部によってスロット内での直線部の位置が保持され、スロット内での直線部の移動が規制される。その結果、固定子コアのスロットに対して導体セグメントを適切に組み付けることができ、騒音等の不都合を抑制できる。

第２の発明では、前記導体セグメントは、前記突出部として、前記固定子コアの周方向に湾曲する湾曲部（６１）を有している。

導体セグメントにおいて、突出部として固定子コアの周方向に湾曲する湾曲部を設けたため、この湾曲部によりスロット内での直線部の移動を規制することができる。

第３の発明では、前記固定子コアは、複数の鋼板（２０ａ）を前記固定子コアの軸方向に積層して形成されており、前記導体セグメントにおいて前記一対の直線部には、前記ターン部の中央を通るセグメント中心線を軸とする線対称で前記湾曲部がそれぞれ設けられている。

導体セグメントの一対の直線部に、ターン部の中央を通るセグメント中心線を軸とする線対称で湾曲部をそれぞれ設けたため、その各直線部における湾曲部が、固定子コアの軸方向の同じ位置において固定子コアを周方向の一方側と他方側とにそれぞれ押圧する。この場合、固定子コアの周方向において一方の側に偏ることなく押圧力が生じるため、固定子コアにおける複数の鋼板の周方向の位置ずれ、すなわち固定子コアの変形を抑制できる。

第４の発明では、前記固定子コアは、複数の鋼板（２０ａ）を前記固定子コアの軸方向に積層して形成されており、前記導体セグメントは、前記湾曲部の湾曲する向きが前記固定子コアの周方向において互いに逆となる第１セグメント（４０Ｘ）と第２セグメント（４０Ｙ）とを有し、前記第１セグメント及び前記第２セグメントは、前記固定子コアの軸方向で同じ位置に前記湾曲部をそれぞれ有している。

導体セグメントとして、湾曲部の湾曲する向きが固定子コアの周方向において互いに逆であり、かつその湾曲部の位置が固定子コアの軸方向で同じ位置となる第１セグメントと第２セグメントとを用いる構成とした。これにより、固定子コアの軸方向における所定位置では、第１セグメントの湾曲部により固定子コアが周方向の一方側に押圧されるとともに、第２セグメントの湾曲部により固定子コアが周方向の他方側に押圧される。この場合、固定子コアの周方向において一方の側に偏ることなく押圧力が生じるため、固定子コアにおける複数の鋼板の周方向の位置ずれ、すなわち固定子コアの変形を抑制できる。

第５の発明では、前記導体セグメントは、線状材よりなる導体（５１）とその導体を被覆する被覆材（５２）とを有し、前記突出部は、前記導体の一部が前記固定子コアの径方向に押し潰された状態で形成されている。

導体セグメントに、導体の一部を固定子コアの径方向に押し潰した状態で突出部を形成した。この場合、押し潰しにより導体がコア周方向に膨らむことで導体セグメントに突出部が形成され、その突出部により上記のとおりスロット内での直線部の移動を規制することができる。

第６の発明では、前記直線部は、前記固定子コアの軸方向の厚み寸法よりも長く、前記スロットに挿入され、かつ前記固定子コアの一端側となる部位が前記固定子コアの周方向に捻られた状態で、異なる前記導体セグメントの端部同士が接合されており、前記突出部は、前記固定子コアの周方向において前記直線部の捻り方向と同じ側に突出している。

固定子において、直線部がスロットに挿入され、かつ固定子コアの一端側となる部位が固定子コアの周方向に捻られた状態で、異なる導体セグメントの端部同士が接合される構成では、直線部の捻りの基端部分が固定子コアのスロット角部に当たることが懸念される。この点、上記構成では、突出部が、固定子コアの周方向において直線部の捻り方向と同じ側に突出しているため、スロット内において直線部がスロット内周面から離れた位置に配置されることになり、直線部の捻りの基端部分が固定子コアのスロット角部に当たることが抑制される。これにより、固定子巻線の絶縁性が低下することを抑制できる。

第７の発明では、前記スロット内に充填剤（６２）が充填されている。

スロット内に充填剤を充填することにより、スロット内における直線部の位置ずれを一層好適に抑制することができる。つまり、本発明では、直線部に突出部が形成されることによりスロット内に意図的に隙間を設けることができ、その隙間部分に充填剤を充填することで、固定子コアに対する導体セグメント（直線部）の固定力を増大させることができる。

第８の発明では、前記スロットは、前記固定子コアの径方向を長手として延びる開口形状をなし、そのスロット長手方向に複数の前記直線部を並べて配置可能であり、複数の前記直線部が前記スロット内に並べて配置された状態で、前記導体セグメントは、前記スロット内の内周側及び外周側にそれぞれスプリングバック力を生じさせるものである。

上記構成によれば、複数の直線部がスロット内に並べて配置された状態において、導体セグメントが、スロット内の内周側及び外周側にそれぞれスプリングバック力を生じさせる。したがって、導体セグメントの直線部に突出部が形成されていることを併せ考えると、各直線部は、スロット内においてコア周方向及びコア径方向の両方にスプリングバック力を生じさせることができ、スロット内における直線部の位置ずれを抑制する上で一層好適な構成を実現できる。

また、スロット内においてコア周方向及びコア径方向の両方に直線部のスプリングバック力を生じさせる構成では、コア径方向のみに直線部のスプリングバック力を生じさせる構成（従来構成）とは異なり、そのコア径方向のスプリングバック力をさほど大きくしなくてもスロット内での直線部の移動を規制することができる。そのため、スロットの径方向のスプリングバックに起因して導体セグメントの組み付け性が悪化する等の不都合を抑制できるものとなっている。

第１実施形態に係る固定子を搭載した回転電機の軸方向断面図。 固定子の全体を示す斜視図。 固定子コアに導体セグメントを挿入する状態を示す説明図。 固定子の部分断面図。 導体セグメントの全体を示す斜視図。 導体セグメントの正面図。 導体セグメントをスロットに挿入した状態を示す図。 導体セグメントの別の構成を示す図。 （ａ）は第２実施形態における導体セグメントの正面図、（ｂ）は導体セグメントの横断面図。 ２種類の導体セグメントをスロットに挿入した状態を示す図。

以下、各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
本実施形態に係る回転電機１０は、車両用交流発電機として用いられるものである。回転電機１０は、図１に示すように、回転軸１１に固定された回転子１２と、回転子１２を包囲する位置に設けられる固定子１３と、これら回転子１２及び固定子１３を収容するハウジング１４とを備えている。ハウジング１４は、有底筒状の一対のハウジング部材１４ａ，１４ｂを有し、ハウジング部材１４ａ，１４ｂが開口部同士で接合された状態でボルト１５の締結により一体化されている。

ハウジング１４には軸受け１６，１７が設けられ、この軸受け１６，１７により回転軸１１及び回転子１２が回転自在に支持されている。回転子１２は、固定子１３の内周側と径方向に対向する外周側に、周方向に所定距離を隔てて極性が交互に異なるように配置された複数の磁極を有する。これらの磁極は、回転子１２の所定位置に埋設された複数の永久磁石により形成されている。回転子１２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。本実施形態では、８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）の回転子が用いられている。

次に、固定子１３について説明する。固定子１３は、図２及び図３に示すように、周方向に複数のスロット２１を有する円環状の固定子コア２０と、固定子コア２０の各スロット２１に分布巻で巻装された３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の固定子巻線３０と、を備えている。

固定子コア２０は、円環状の複数の電磁鋼板２０ａ（図１参照）を固定子コア２０の軸方向に積層して形成された一体型のものである。この固定子コア２０は、円環状のバックコア２３と、バックコア２３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２４とを有し、隣り合うティース２４の間にスロット２１が形成されている。固定子コア２０に形成されたスロット２１の数は、回転子１２のＮＳ磁極数（８磁極）に対し、固定子巻線３０の１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により、スロット数が４８個とされている。４８個のスロット２１は、周方向に繰り返し２個ずつ配置されたＵ相スロット、Ｖ相スロット及びＷ相スロットよりなる。

スロット２１は、固定子コア２０の径方向を長手として延びる開口形状をなし、そのスロット長手方向に複数の導体セグメント４０を並べて配置可能となっている。なお本実施形態では、固定子コア２０のスロット２１を、コア内周側のスロット２１の端部が狭められ、かつ一部が開通する、いわゆるセミクローズドスロットとしている。ただしこれに代えて、スロット２１を、コア内周側のスロット２１の端部が閉鎖されたクローズドスロットとしてもよい。

固定子巻線３０は、略Ｕ字状をなす複数の導体セグメント４０を用いて構成されている。導体セグメント４０は、一対の直線部４１と、一対の直線部４１の一端同士を連結するターン部４２とからなる。一対の直線部４１は、固定子コア２０の軸方向の厚みよりも大きい長さを有している。ターン部４２の中央部には、固定子コア２０の端面２０ｂに沿って延びる頭頂段部４３が設けられており、頭頂段部４３の両側には、固定子コア２０の端面２０ｂに対して所定の角度で傾斜した傾斜部４４が設けられている。符号２５は、固定子コア２０と固定子巻線３０（導体セグメント４０）との間を電気絶縁するインシュレータである。なお、図３においては、後で述べる湾曲部６１の図示を省略している。

導体セグメント４０は、断面が長方形の線状材よりなる銅製の導体５１と、導体の外周面を被覆する被覆材としての絶縁被膜５２とからなる導線材（平角線）を用いて構成され、略Ｕ字形状に塑性変形させることで形成されている。図３に示すように、導体セグメント４０において直線部４１の端部（ターン部４２とは逆側の端部）は、絶縁被膜５２が切除され、導体５１が露出している。導体セグメント４０においてスロット挿入状態でコア周方向となる側の幅寸法は、スロット２１のコア周方向の開口寸法よりも小さいものとなっている。

固定子コア２０には、周方向に隣接して同一相の２個ずつのスロット２１Ａ，２１Ｂが設けられ、そのスロット２１Ａ，２１Ｂには、２個で１組の導体セグメント４０Ａ，４０Ｂが挿入配置される。この場合、２個の導体セグメント４０Ａ，４０Ｂの各々の直線部４１は、同一のスロット２１ではなく、隣接した２個のスロット２１Ａ，２１Ｂに別々に軸方向一端側（図３の上側）から挿入される。すなわち、図３の右側にある２個の導体セグメント４０Ａ，４０Ｂにおいて、一方の導体セグメント４０Ａは、一方の直線部４１が一のスロット２１Ａの最外層（第８層）に挿入され、他方の直線部４１が固定子コア２０の反時計回り方向に１磁極ピッチ（６スロットピッチ）離れた他のスロット２１Ａ（図示せず）の第７層に挿入される。

また、他方の導体セグメント４０Ｂは、一方の直線部４１がスロット２１Ａと隣接したスロット２１Ｂの最外層（第８層）に挿入され、他方の直線部４１が固定子コア２０の反時計回り方向に１磁極ピッチ（６スロットピッチ）離れた他のスロット２１Ｂ（図示せず）の第７層に挿入される。すなわち、２個の導体セグメント４０Ａ，４０Ｂは、周方向に１スロットピッチずれた状態に配置される。このようにして、全スロット２１に対して偶数本の導体セグメント４０の直線部４１が挿入配置される。本実施形態の場合には、図４に示すように、各スロット２１内に、合計８本の直線部４１が径方向１列に整列した状態で収容されている。

スロット２１から軸方向他端側（図３の下側）へ延出した一対の直線部４１の先端部は、固定子コア２０の端面２０ｂに対して所定の角度をもって斜めに斜行するように互いに周方向反対側へ捻られ、略半磁極ピッチ分の長さの捻り部４５（図２参照）が形成されている。そして、固定子コア２０の軸方向他端側において、導体セグメント４０の２層ずつの捻り部４５の先端部同士が例えば溶接により接合されることで、各導体セグメント４０が所定のパターンで電気的に接続されている。つまり、固定子１３では、各導体セグメント４０の一対の直線部４１が径方向に１つずれた層にそれぞれ配置される構成において、層ごとに周方向反対側への捻り部４５が形成されることで、各導体セグメント４０同士が連続的に接続されている。

この場合、所定の導体セグメント４０が直列に接続されて、各スロット２１内に収容された第ｍ層（ｍは１以上の自然数）と第ｍ＋１層のスロット収容部（直線部４１）とが電気的に接続されることにより、固定子コア２０のスロット２１に沿って周方向に波巻きにて各相巻線３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗが巻回され、その各相巻線３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗにより固定子巻線３０が形成されている。なお、固定子巻線３０は、各相巻線３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗの巻線端が星型結線で結線されている。

固定子コア２０に固定子巻線３０が巻装された状態では、固定子コア２０の軸方向一端側に、その一端側の端面２０ｂからスロット２１の外部に複数のターン部４２が突出し、これにより全体としてリング状の第１コイルエンド部４７（図２参照）が形成されている。また、固定子コア２０の軸方向他端側には、その他端側の端面からスロット２１の外部に複数の捻り部４５及び端末接合部４６が突出し、これにより全体としてリング状の第２コイルエンド部４８（図２参照）が形成されている。第１コイルエンド部４７では、導体セグメント４０のターン部４２により６スロットピッチでスロット間の電気接続がなされ、第２コイルエンド部４８では、捻り部４５及び端末接合部４６により６スロットピッチでスロット間の電気接続がなされている。

本実施形態では、スロット２１に挿入される導体セグメント４０において、直線部４１に、固定子コア２０の周方向のスプリングバック力を付与することで、スロット２１内における導体セグメント４０の位置ずれを抑制することとしており、以下、導体セグメント４０の具体的な構成について詳述する。図５は、導体セグメント４０の全体を示す斜視図であり、図６は、導体セグメント４０の正面図である。

スロット挿入前の自然状態では、導体セグメント４０の一対の直線部４１は互いに平行であり、正面視において互いの離間距離はＬ１である。Ｌ１は、正面視において直線部４１の中心間の距離である。また、ターン部４２に捻り変形が付与されることで、一対の直線部４１には正面視前後方向にオフセットＬ２が付与されている。オフセットＬ２は、例えば直線部４１の厚みＬ３よりも大きい寸法となっている。この場合、一対の直線部４１にオフセットＬ２が付与されていることにより、スロット２１に所定数（本実施形態では８つ）の直線部４１を並べて挿入した状態において、各導体セグメント４０に径方向のスプリングバック力が生じる。

また、導体セグメント４０の各直線部４１には、固定子コア２０の周方向に湾曲するようにして湾曲部６１が設けられている。湾曲部６１は、所定の曲率で直線部４１を塑性変形させることで形成されており、頂部の側から押圧されることで弾性力（スプリングバック力）を生じるものとなっている。左右の直線部４１においては、固定子コア２０の軸方向（すなわちコア厚み方向）において同じ位置に、互いに逆側に突出するようにして湾曲部６１が形成されている。図６では、略Ｕ字状の導体セグメント４０の外側に突出するようにして湾曲部６１が形成されている。この場合、一対の直線部４１には、ターン部４２の中央を通るセグメント中心線Ｔを軸とする線対称で湾曲部６１がそれぞれ設けられている。

図６では、直線部４１においてコア厚み方向における湾曲部６１の位置を、スロット２１内においてコア厚み方向の中央位置としている。ただし、湾曲部６１の位置を、スロット２１内においてターン部４２の側に寄った位置としてもよい。又は、湾曲部６１の位置を、スロット２１内においてターン部４２とは逆側に寄った位置としてもよい。

湾曲部６１の突出方向の寸法Ｌ４は、コア周方向におけるスロット２１の開口寸法（詳しくは、実際のスロット幅からインシュレータ２５の厚み分を引いた寸法）よりも大きいものとなっている。寸法Ｌ４は、湾曲頂点が無い側の直線部４１の側部を結んだ直線と、湾曲頂点を通りかつ直線部４１と平行な仮想直線との距離である。これにより、スロット２１内において直線部４１の湾曲部６１に確実にスプリングバック力を発生させることができる。

なお、固定子コア２０に対する組み付け前において、導体セグメント４０の先端部の間の距離（図５のＬ１）は、固定子コア２０において周方向のスロット２１の間隔（スロットピッチ）の整数倍、具体的には６倍となっている。そのため、各直線部４１に湾曲部６１を設けた構成にあっても、導体セグメント４０を固定子コア２０に組み付ける際の組み付け作業性が低下することが抑制されている。

図６においてＡ１の部分は、導体セグメント４０をスロット２１に挿入した状態においてスロット２１内となる部分である。したがって、湾曲部６１は、直線部４１のうちスロット２１内となる部分に設けられている。本実施形態では特に、スロット２１内においてコア厚み方向の中央部付近に湾曲部６１が設けられている。

ここで、図６に示すように、一対の直線部４１にそれぞれ逆側に突出するようにして湾曲部６１を設けた構成では、固定子コア２０の周方向（図６の左右方向）で見て互いに逆となる方向に湾曲部６１による押圧力が生じることとなる。そのため、固定子コア２０において一部の電磁鋼板２０ａに対してコア周方向に押圧力が生じても、電磁鋼板２０ａでのコア周方向の位置ずれが生じないようになっている。

次に、導体セグメント４０をスロット２１に挿入した状態について図７を用いて説明する。図７では、直線部４１においてターン部４２の反対側である先端部側がコア周方向に捻られることで捻り部４５が形成されている。ここでは、略Ｕ字状の導体セグメント４０の外側（Ｕ字外側）に延びるようにして捻り部４５が形成されている。そして、直線部４１に形成される湾曲部６１が、捻り部４５との関係において、捻りの方向と同じ方向に突出するように設けられている。

直線部４１に湾曲部６１が形成されることで、直線部４１は、スロット２１内においてコア周方向の所定位置に保持される。本実施形態のように導体セグメント４０のＵ字外側に突出するようにして湾曲部６１が形成される場合には、スロット２１内において直線部４１のＵ字内側の部分がスロット壁面に寄るようにして直線部４１が保持される。ここで、直線部４１をコア周方向に捻る際には直線部４１が固定子コア２０のスロット角部に接触することが懸念されるが、直線部４１が、湾曲部６１によってコア周方向の片側に寄せて配置されているために、直線部４１の捻り変形に際し、直線部４１が固定子コア２０のスロット角部に接触することが抑制されるようになっている。

また、スロット２１内に直線部４１が挿入された状態で、スロット２１内には、例えば合成樹脂よりなる充填剤６２が充填されている。充填剤６２としては、例えばエポキシ樹脂やウレタン樹脂、ポリエステル等を用いることができる。

導体セグメント４０における直線部４１の構成として以下を採用してもよい。図８において（ａ）では、図６とは逆に、略Ｕ字状の導体セグメント４０の内側に突出するようにして湾曲部６１が形成されている。（ｂ）では、コア厚み方向に複数段の湾曲部６１が形成されている。また、（ｃ）では、略Ｕ字状の導体セグメント４０の内側及び外側の両方に突出するようにして湾曲部６１が形成されている。なお、図８（ｃ）の構成では、各湾曲部６１の頂点を通りかつ直線部４１と平行な仮想直線の間の距離が、スロット幅からインシュレータ２５の厚み分を引いた寸法よりも大きいものとなっている。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

回転電機１０の固定子１３において、固定子コア２０のスロット２１に導体セグメント４０の直線部４１を挿入した状態では、スロット２１内で直線部４１が動くことに起因する不都合の発生が懸念される。この点、上記構成では、導体セグメント４０において、一対の直線部４１に固定子コア２０の周方向に湾曲する湾曲部６１を設けたため、その湾曲部６１によってスロット２１内での直線部４１の位置が保持され、スロット２１内での直線部４１の移動が規制される。その結果、固定子コア２０のスロット２１に対して導体セグメント４０を適切に組み付けることができ、騒音等の不都合を抑制できる。

導体セグメント４０において湾曲部６１が湾曲する方向はコア周方向であって、コア径方向には湾曲していない。そのため、スロット２１内においてコア径方向に複数の直線部４１が並べて配置される場合に、その複数の直線部４１の配列に支障が及ぶといった不都合が生じないものとなっている。

導体セグメント４０の一対の直線部４１に、ターン部４２の中央を通るセグメント中心線Ｔを軸とする線対称で湾曲部６１をそれぞれ設けたため、その各直線部４１における湾曲部６１が、固定子コア２０の軸方向の同じ位置において固定子コア２０を周方向の一方側と他方側とにそれぞれ押圧する。この場合、固定子コア２０の周方向において一方の側に偏ることなく押圧力が生じるため、固定子コア２０における複数の電磁鋼板２０ａの周方向の位置ずれ、すなわち固定子コア２０の変形を抑制できる。

固定子１３において、直線部４１がスロット２１に挿入され、かつ固定子コア２０の一端側となる部位がコア周方向に捻られた状態で、異なる導体セグメント４０の端部同士が接合される構成では、直線部４１の捻りの基端部分が固定子コア２０のスロット角部に当たることが懸念される。この点、上記構成では、湾曲部６１が、コア周方向において直線部４１の捻り方向と同じ側に突出しているため、スロット２１内において直線部４１がスロット内周面から離れた位置に配置されることになり、直線部４１の捻りの基端部分が固定子コア２０のスロット角部に当たることが抑制される。これにより、固定子巻線３０の絶縁性が低下することを抑制できる。

スロット２１内に充填剤６２を充填することにより、スロット２１内における直線部４１の位置ずれを一層好適に抑制することができる。つまり、本実施形態では、直線部４１に湾曲部６１が形成されることによりスロット２１内に意図的に隙間を設けることができ、その隙間部分に充填剤６２を充填することで、固定子コア２０に対する導体セグメント４０（直線部４１）の固定力を増大させることができる。

複数の直線部４１がスロット２１内に並べて配置された状態において、導体セグメント４０が、ターン部４２の捻りによって、スロット２１内の内周側及び外周側にそれぞれスプリングバック力を生じさせる構成とした。したがって、導体セグメント４０の直線部４１に湾曲部６１が形成されていることを併せ考えると、各直線部４１は、スロット２１内においてコア周方向及びコア径方向の両方にスプリングバック力を生じさせることができ、スロット２１内における直線部４１の位置ずれを抑制する上で一層好適な構成を実現できる。

また、スロット２１内においてコア周方向及びコア径方向の両方に直線部４１のスプリングバック力を生じさせる構成では、コア径方向のみにスプリングバック力を生じさせる構成（従来構成）とは異なり、そのコア径方向のスプリングバック力をさほど大きくしなくてもスロット２１内での直線部４１の移動を規制することができる。そのため、スロット２１の径方向のスプリングバックに起因して導体セグメント４０の組み付け性が悪化する等の不都合を抑制できるものとなっている。

（第２実施形態）
本実施形態では、導体セグメント４０において直線部４１を湾曲させて湾曲部６１（突出部）を形成する構成に代えて、直線部４１の一部を押し潰すことで突出部を形成する構成としている。

具体的には、図９に示すように、スロット２１への挿入状態でスロット２１内となる部位において導体５１の一部が固定子コア２０の径方向に押し潰されることで突出部６３が形成されている。突出部６３は、導体５１の側方に先細りとなる形状で形成されている。例えばプレス機を用いて、各直線部４１において１カ所又は複数箇所に突出部６３が形成されるとよい。なお、導体５１は断面矩形状をなす線状材であり、長辺側を圧縮することで、短辺側が膨らむようにして突出部６３が形成されている。

本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、スロット２１内での直線部４１の移動を規制することができ、騒音等の不都合を抑制することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・図１０に示すように、２種類の導体セグメント４０Ｘ，４０Ｙを用いる構成としてもよい。この場合、導体セグメント４０Ｘ，４０Ｙは、湾曲部６１の湾曲する向きがコア周方向において互いに逆となっている。また、導体セグメント４０Ｘ，４０Ｙは、コア厚み方向（固定子コア２０の軸方向）で同じ位置に湾曲部６１をそれぞれ有している。導体セグメント４０Ｘは図６に示す形状を有し、湾曲部６１がＵ字形状の外側に延びるものとなっている。これに対し、導体セグメント４０Ｙは図８（ａ）に示す形状を有し、湾曲部６１がＵ字形状の内側に延びるものとなっている。導体セグメント４０Ｘ，４０Ｙが第１セグメント、第２セグメントに相当する。

そして、導体セグメント４０Ｘ，４０Ｙをコア周方向に１スロットずらして配置し、各セグメント４０Ｘ，４０Ｙの湾曲部６１の頂点側を互いに向かい合わせとする。これにより、固定子コア２０の軸方向における所定位置では、一方の導体セグメント４０Ｘの湾曲部６１により固定子コア２０が周方向の一方側に押圧されるとともに、他方の導体セグメント４０Ｙの湾曲部６１により固定子コア２０が周方向の他方側に押圧される。この場合、固定子コア２０の周方向において一方の側に偏ることなく押圧力が生じるため、固定子コア２０における複数の電磁鋼板２０ａの周方向の位置ずれ、すなわち固定子コア２０の変形を抑制できる。

・上記実施形態では、いずれの導体セグメント４０においても、一対の直線部４１を、ターン部４２の中央を通るセグメント中心線を軸とする線対称としたが、これを変更し、一対の直線部４１を非対称の形状としてもよい。例えば、各直線部４１において湾曲部６１の位置を相違させる構成、各直線部４１において湾曲部６１の向きを同じにする構成、一方の直線部４１のみに湾曲部６１を形成する構成のいずれかとしてもよい。

・導体セグメント４０は、断面矩形状をなすものに限られず、断面円形状をなすものであってもよい。

・固定子コア２０と固定子巻線３０（導体セグメント４０）との間を電気絶縁するインシュレータとして、発泡樹脂材料を用いてもよい。この場合、シート状をなす発泡樹脂材料（又は絶縁シート材に発泡樹脂材料が積層された絶縁部材）をスロット２１内に配置しておき、そのスロット２１内に導体セグメント４０を挿入した後に発泡樹脂材料を発泡させるとよい。

・固定子コア２０としてオープンスロット構造の固定子コアを用いてもよい。この場合、固定子コア２０は、コア周方向に分割される複数の分割コアにより構成されており、各分割コアに形成されたスロットは、コア周方向に等幅でかつコア内周側に連通するものとなっている。そして、複数の導体セグメント４０を接合して環状に形成された固定子巻線３０に対して、外側から分割コアがそれぞれ組み付けられる。本構成においても、上記のとおり導体セグメント４０の直線部４１に湾曲部６１や突出部６３が設けられているとよい。オープンスロット構造では、コア内周側への導体セグメント４０の位置ずれが懸念されるが、直線部４１に湾曲部６１や突出部６３が設けられることで、こうした不都合を抑制できる。

・回転電機は、車両に搭載される発電機、電動機、あるいはそれら両者の機能を発揮し得るものとして実用化できる。また、車両搭載以外の用途にて、上記構成の回転電機を用いることも可能である。

１０…回転電機、１３…固定子、２０…固定子コア、２１…スロット、３０…固定子巻線、４０…導体セグメント、４１…直線部、４２…ターン部、６１…湾曲部。

Claims (7)

1. 円環状をなし、周方向に複数のスロット（２１）を有する固定子コア（２０）と、
   前記スロットに巻装された固定子巻線（３０）と、
   を備える回転電機の固定子（１３）において、
   前記固定子巻線は、一対の直線部（４１）とその間のターン部（４２）とを有する複数の導体セグメント（４０）を用い、前記直線部を前記スロットに挿入した状態で、異なる前記導体セグメントの前記直線部の端部同士を接合することで形成されており、
   前記導体セグメントは、前記一対の直線部において前記スロット内の他の部分よりも前記固定子コアの周方向に突出する突出部（６１，６３）を有し、
   前記スロット内においてスロット内壁と前記直線部との間に充填剤（６２）が充填されている回転電機の固定子。
2. 前記導体セグメントは、前記突出部として、前記固定子コアの周方向に湾曲する湾曲部（６１）を有している請求項１に記載の回転電機の固定子。
3. 前記固定子コアは、複数の鋼板（２０ａ）を前記固定子コアの軸方向に積層して形成されており、
   前記導体セグメントにおいて前記一対の直線部には、前記ターン部の中央を通るセグメント中心線を軸とする線対称で前記湾曲部がそれぞれ設けられている請求項２に記載の回転電機の固定子。
4. 前記固定子コアは、複数の鋼板（２０ａ）を前記固定子コアの軸方向に積層して形成されており、
   前記導体セグメントは、前記湾曲部の湾曲する向きが前記固定子コアの周方向において互いに逆となる第１セグメント（４０Ｘ）と第２セグメント（４０Ｙ）とを有し、
   前記第１セグメント及び前記第２セグメントは、前記固定子コアの軸方向で同じ位置に前記湾曲部をそれぞれ有している請求項２に記載の回転電機の固定子。
5. 前記導体セグメントは、線状材よりなる導体（５１）とその導体を被覆する被覆材（５２）とを有し、
   前記突出部は、前記導体の一部が前記固定子コアの径方向に押し潰された状態で形成されている請求項１に記載の回転電機の固定子。
6. 前記直線部は、前記固定子コアの軸方向の厚み寸法よりも長く、前記スロットに挿入され、かつ前記固定子コアの一端側となる部位が前記固定子コアの周方向に捻られた状態で、異なる前記導体セグメントの端部同士が接合されており、
   前記突出部は、前記固定子コアの周方向において前記直線部の捻り方向と同じ側に突出している請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
7. 前記スロットは、前記固定子コアの径方向を長手として延びる開口形状をなし、そのスロット長手方向に複数の前記直線部を並べて配置可能であり、
   複数の前記直線部が前記スロット内に並べて配置された状態で、前記導体セグメントは、前記スロット内の内周側及び外周側にそれぞれスプリングバック力を生じさせるものである請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。

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