JP7401778B2

JP7401778B2 - 回転電気機械およびその製造方法

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Publication number: JP7401778B2
Application number: JP2020088851A
Authority: JP
Inventors: 容希辻田; 正敏伊藤; 貴大今井; 直之佐藤
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2020-05-21
Filing date: 2020-05-21
Publication date: 2023-12-20
Anticipated expiration: 2040-05-21
Also published as: JP2021184659A

Description

本開示は、回転電気機械およびその製造方法に関するものである。

従来より、ステータコイルを有するステータを備えた回転電気機械が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１のステータコイルは、ステータコアの各スロットに差し込まれるセグメント導体の隣り合う端部同士が接合されることで形成される。

特開２０１６－１３１４５３号公報

一般に、セグメント導体の隣り合う端部は、該端部を溶融させることによって接合される。この溶融することによって形成される接合部において、隣り合う端部間における部分の断面積が小さいと、接合部の電気抵抗が大きくなる。そのため、ステータコイルが通電されると、接合部からの発熱が大きくなるおそれがある。そこで、接合部の隣り合う端部間における部分の断面積を大きくするために、端部の溶融量を多くすることが考えられる。しかし、溶融量が多くなると、溶融金属は該端部から溶け落ち、その結果、端部同士を電気的に接続できなくなるおそれがある。

本開示の目的は、隣り合うセグメント導体の端部同士を繋ぐ接合部での発熱量を抑えることにある。

本開示の第１の態様は、
円周方向に配列された複数のスロット（23）を有する筒状のステータコア（21）と、
前記スロット（23）に差し込まれ、互いに接合されてステータコイル（30）を形成する複数のセグメント導体（33）とを備えた回転電気機械であって、
複数の前記セグメント導体（33）のそれぞれは、第１端部（35a）と第２端部（35b）とを有し、
複数の前記セグメント導体（33）は、第１セグメント導体（36）と第２セグメント導体（37）とを含み、
前記ステータコイル（30）は、隣り合う前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを接合する接合部（34）を有し、
前記接合部（34）は、隣り合う前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と、前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とが溶融することによって形成され、
前記接合部（34）と、前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）および前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）との境界が接合境界Ｋであり、
第１セグメント導体（36）および第２セグメント導体（37）の断面の長手方向である第１幅Ａよりも、前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）および前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）の並び方向から見たときの前記接合境界Ｋの幅である第２幅Ｂが長い。

第１端部（35a）と第２端部（35b）との並び方向から見て、該第１端部（35a）と該第２端部（35b）とを真っ直ぐに配列すると、第１幅Ａと第２幅Ｂとは等しくなる。一方、第１の態様では、第１端部（35a）と第２端部（35b）との並び方向から見て、該第１端部（35a）と該第２端部（35b）とは、第１幅Ａより第２幅Ｂが長くなるように整列される。このため、接合部（34）のうち第１端部（35a）と第２端部（35b）との間の部分の断面積は、第１幅Ａと第２幅Ｂとが等しくなるように整列させた場合よりも大きくなる。その結果、接合部（34）の電気抵抗が低くなり、接合部（34）での発熱量を抑えることができる。

本開示の第２の態様は、第１の態様において、
前記第１幅Ａと前記第２幅Ｂとが、Ａ＋Ａ／７≦Ｂ≦Ａ＋Ａ／２の関係を満たす。

第２の態様では、第２幅Ｂが好適な値に設定される。

本開示の第３の態様は、第１または第２の態様において、
前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とは、該第１端部（35a）と該第２端部（35b）との並び方向と交わる方向に互いにずれている。

第３の態様では、隣り合う第１端部（35a）と第２端部（35b）とが並び方向と交わる方向に互いにずれて配置されることによって、第１幅Ａよりも第２幅Ｂの方を大きくできる。

本開示の第４の態様は、第３の態様において、
複数の前記スロット（23）のうち、第１スロット（23a）に隣り合うように差し込まれ、且つそれぞれの第１端部（35a）が互いに接合される複数のセグメント導体（33）からなる第１導体群（31）と、
複数の前記スロット（23）のうち、第２スロット（23b）に隣り合うように差し込まれ、且つそれぞれの第２端部（35b）が互いに接合される複数のセグメント導体（33）からなる第２導体群（32）とを有し、
第１導体群を構成するセグメント導体（33）の第１端部（35a）と第２導体群（32）を構成するセグメント導体（33）の第２端部（35b）とがステータ（20）の径方向に並び、
前記第１導体群（31）を構成するセグメント導体（33）のうちの１つが前記第１セグメント導体（36）であり、
前記第２導体群（32）を構成するセグメント導体（33）のうちの１つが前記第２セグメント導体（37）であり、
前記接合部（34）は、前記第１導体群（31）を構成するすべてのセグメント導体（33）の第１端部（35a）と、前記第２導体群（32）を構成するすべてのセグメント導体（33）の第２端部（35b）とを溶融させることによって形成される
第４の態様では、１つの接合部（34）により、第１導体群（31）の各セグメント導体（33）の第１端部（35a）、および第２導体群（32）の各セグメント導体（33）の第２端部（35b）とを接合できる。

本開示の第５の態様は、第４の態様において、
前記第１導体群（31）を構成する各セグメント導体（33）の第１端部（35a）と、前記第２導体群（32）を構成する各セグメント導体（33）の第２端部（35b）は、該第１端部（35a）と該第２端部（35b）との並び方向と交わる方向に互いにずれるように千鳥状に配列される。

第５の態様では、第１導体群（31）の複数の第１端部（35a）、および第２導体群（32）の複数の第２端部（35b）が、並び方向と交わる方向に千鳥状に配列される。このことにより、第１端部（35a）と第２端部（35b）との並び方向から見て、第１幅Ａよりも第２幅Ｂの方を大きくできる。

本開示の第６の態様は、第１～第５の態様のいずれか１つにおいて、
前記セグメント導体（33）の前記第１端部（35a）および前記第２端部（35b）の断面は矩形であり、前記第１幅Ａは前記第１端部（35a）および前記第２端部（35b）の断面の長辺の長さである。

第６の態様では、セグメント導体（33）の第１端部（35a）および第２端部（35b）の断面の長辺の長さが第１幅Ａとなる。このことにより、第２幅Ｂは、第１端部（35a）および第２端部（35b）の断面の長辺の長さより長くなる。

本開示の第７の態様は、
円周方向に配列された複数のスロット（23）を有する筒状のステータコア（21）と、
前記スロット（23）に差し込まれ、互いに接合されてステータコイル（30）を形成する複数のセグメント導体とを備え、
複数の前記セグメント導体（33）のそれぞれが、第１端部（35a）と第２端部（35b）とを有し、複数の前記セグメント導体（33）が、第１セグメント導体（36）と第２セグメント導体（37）とを含んでいる回転電気機械の製造方法であって、
前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを隣り合うように配置する配置工程と、
前記配置工程において隣り合うように配置された前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを溶融させることによって、前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを接合する接合部（34）を形成する接合工程とを備え、
前記接合部（34）と、前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）および前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）との境界を接合境界Ｋとしたときに、前記配置工程では、第１セグメント導体（36）および第２セグメント導体（37）の断面の長手方向である第１幅Ａよりも、前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）および前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）の並び方向から見たときの前記接合境界Ｋの幅である第２幅Ｂが長くなるように、前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを配置する。

第７の態様では、第１幅Ａよりも第２幅Ｂが大きくなるように第１端部（35a）と第２端部（35b）とを配置してから、第１端部（35a）と第２端部（35b）とを接合できる。

本開示の第８の態様は、第７の態様において、
前記配置工程では、前記第１幅Ａと前記第２幅ＢとがＡ＋Ａ／７≦Ｂ≦Ａ＋Ａ／２の関係を満たすように、前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを配置する。

第８の態様では、第２幅Ｂが好適な値に設定される。

本開示の第９の態様は、第７または第８の態様において、
前記接合工程では、前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを、アーク溶接、ガス溶接、レーザー溶接、または電子ビーム溶接によって接合する。

図１は、実施形態の回転電気機械のステータの斜視図である。図２は、ステータコアに設けられた第１セグメント導体および第２セグメント導体の斜視図である。図３は、ステータコアに設けられた複数のセグメント導体および接合部の一部を、ステータコアの径方向内側から径方向外側に向かって見た図である。図４は、ステータコアの径方向に並ぶ６つの端部の配置を示した図である。（a）は、セグメント導体の端部が並ぶ方向に、ステータコアの内側から外側に向かって見た図である。（b）は、図４（a）のIV－IV線断面の上から見た図である。（c）は、図４（a）のセグメント導体の端部を横から見た図である。図５は、複数のセグメント導体の端部を保持する治具を示す上面図である。図６は、治具が複数のセグメント導体の端部を保持している様子を示す斜視図である。図７は、変形例１にかかるステータコアの径方向に並ぶ６つの端部の配置を示した図である。（a）は、端部が並ぶ方向に、ステータコアの内側から外側に向かって見た図である。（b）は、図７（a）のVII－VII線断面の上から見た図である。図８は、変形例２にかかるステータコアの径方向に並ぶ６つの端部の配置を示した図である。（a）は、端部が並ぶ方向に、ステータコアの内側から外側に向かって見た図である。（b）は、図８（a）のVIII－VIII線断面の上から見た図である。

以下、本実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。なお、以下の説明において、「上」、「下」、「左」および「右」は、特に断りのない限り、図中に記載された方向を意味する。

《実施形態》
実施形態１について説明する。本実施形態の回転電気機械（10）は、負荷を駆動するための電動機である。回転電気機械（10）は、例えば回転式圧縮機に適用されるが、その用途はこれに限られない。

〈回転電気機械〉
図１に示すように、回転電気機械（10）は、ステータ（20）と、ステータ（20）の内周側に設けられるロータ（図示せず）とを備える。ステータ（20）は、ステータコア（21）と、ステータコイル（30）とを備える。

ステータコア（21）は、実質的に円筒状の部材である。ステータコア（21）は、積層された多数の鋼板によって構成される。ステータコア（21）は、１つのバックヨーク（22）と、複数のティース（13）とを備える。バックヨーク（22）は、ステータコア（21）の外周側の、平面視で環状の部分である。ティース（13）は、バックヨーク（22）の内周面から径方向内側に延びる。複数のティース（13）は、ステータコア（21）の周方向に所定のピッチで配置されている。周方向に隣り合うティース（13）の間には、ステータコイル（30）を収容するためのスロット（23）が形成される。

ステータコイル（30）は、ステータコア（21）の各ティース（13）に巻き付いたように設けられる。ステータコイル（30）は、主に導電体（例えば、銅）で構成される。ステータコイル（30）は、後述する複数のセグメント導体（33）と接合部（34）とを有する。ステータコイル（30）は、複数のセグメント導体（33）の端部同士が接合部（34）により接合されることによって形成される。ステータコイル（30）に不図示の電源装置から電力が供給されると、ステータ（20）で回転磁界が生成され、それにより回転子が回転する。

〈セグメント導体〉
図２に示すように、セグメント導体（33）は略Ｕ字状に形成される。セグメント導体（33）は、一対の直線部（33a）と、１つの接続線部（33c）と、一対の傾斜部（33b）とから構成される。

一対の直線部（33a）は、それぞれ異なるスロット（23）に差し込まれる。直線部（33a）の一端はバックヨーク（22）から上方に突出する。直線部（33a）の他端はバックヨーク（22）の反対側から下方に突出する。接続線部（33c）は、一対の直線部（33a）の他端同士と接続する。

一対の傾斜部（33b）は、直線部（33a）のそれぞれの一端から互いに近づくように上方へ延びる。一対の傾斜部（33b）の端部（35）のうち、一方を第１端部（35a）とし、他方を第２端部（35b）とする。第１端部（35a）および第２端部（35b）は、それぞれの頂面が上方に向くように形成される。セグメント導体（33）がステータコア（21）に設けられた状態で、第１端部（35a）は、ステータコア（21）の径方向と交わる方向において第２端部（35b）よりも右寄りに配置される。第１端部（35a）は、第２端部（35b）よりもステータコア（21）の径方向内側に配置される。

セグメント導体（33）は、断面形状が矩形の平角線で構成される。セグメント導体（33）は、導体を被覆する絶縁材料（35d）（例えば、エナメル）を有する。セグメント導体（33）の端部（35）の導体は露出している。

図３および図４に示すように、本開示のステータコイル（30）では６つのセグメント導体（33）の端部（35）が、ステータコア（21）の径方向に並ぶ（以下、複数の端部（35）が並ぶ方向を「並び方向」ともいう）。このようなセグメント導体（33）の端部（35）の列が、ステータコア（21）の周方向に所定の間隔をもって複数配置される。

並び方向に並ぶ６つの端部（35）は、各端部（35）の断面における長辺が互いに向かい合う。６つのセグメント導体（33）の端部（35）のうち、３つの第１端部（35a）がステータコア（21）の径方向内側に並び、３つの第２端部（35b）がステータコア（21）の径方向外側に並ぶ。

３つの第１端部（35a）を含む各セグメント導体（33）の集合を第１導体群（31）とする。３つの第２端部（35b）を含む各セグメント導体（33）の集合を第２導体群（32）とする。第１導体群（31）と第２導体群（32）とは、ステータコア（21）の径方向に隣り合う。

第１導体群（31）の３つのセグメント導体（33）は、複数のスロット（23）のうち第１スロット（23a）に隣り合うように差し込まれる。第１スロット（23a）は、複数のスロット（23）のうち任意のスロット（23）である。３つのセグメント導体（33）は、第１スロット（23a）において、隣り合うように配列される。３つのセグメント導体（33）の第１端部（35a）は、ステータコア（21）の径方向内側において隣り合う。この３つのセグメント導体（33）のうち、１つが第１セグメント導体（36）である。第１セグメント導体（36）は、第１導体群（31）においてステータコア（21）の径方向最外側に配置される。言い換えると、第１セグメント導体（36）は、第２導体群（32）に隣接する。

第２導体群（32）の３つのセグメント導体（33）は、複数のスロット（23）のうち第２スロット（23b）に隣り合うように差し込まれる。第２スロット（23b）は、複数のスロット（23）のうち任意のスロット（23）である。３つのセグメント導体（33）は、第２スロット（23b）において、隣り合うように配列される。３つのセグメント導体（33）の第２端部（35b）は、ステータコア（21）の径方向外側において隣り合う。この３つのセグメント導体（33）のうち、１つが第２セグメント導体（37）である。第２セグメント導体（37）は、第２導体群（32）においてステータコア（21）の径方向最内側に配置される。言い換えると、第２セグメント導体（37）は、第１導体群（31）に隣接する。

このように、隣り合う第１導体群（31）と第２導体群（32）において、第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と、第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とが並び方向に隣り合っている。

〈接合部〉
接合部（34）は、ステータコア（21）の径方向に並ぶ６つのセグメント導体（33）の隣り合う端部（35）同士が接合されることによって形成される。具体的に、接合部（34）は、径方向に並ぶ６つのセグメント導体（33）の端部（35）のうち、隣り合う第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを接合する。接合部（34）は、隣り合う第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と、第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とが溶融することによって形成される。

同様に、接合部（34）は、第１導体群（31）を構成するすべてのセグメント導体（33）の第１端部（35a）と、第２導体群（32）を構成するすべてのセグメント導体（33）の第２端部（35b）とを溶融させることによって形成される。

図４（c）に示すように、接合部（34）のうち、第１セグメント導体（36）と第２セグメント導体（37）との間の部分を直列接合部（34a）とする。ステータコア（21）に電流が流れている状態において、直列接合部（34a）には、第１導体群（31）または第２導体群（32）から接合部（34）に流入する全電流が流れる。

このように、接合部（34）は、ステータコア（21）の径方向に並ぶ６つのセグメント導体（33）の端部（35）のうち、径方向最内側の第１端部（35a）から径方向最外側の第２端部（35b）に亘って形成される。

〈第１端部および第２端部〉
隣り合う第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とは、該第１端部（35a）と該第２端部（35b）との並び方向に対して交わる方向に互いにずれている。言い換えると、隣り合う第１端部（35a）と第２端部（35b）とは、ステータコア（21）の円の接線方向に互いにずれて配置される。第１端部（35a）は、第２端部（35b）よりも右寄りにずれている。第１端部（35a）と第２端部（35b）との並び方向から見て、第１端部（35a）の一部と第２端部（35b）の一部とが互いに重なり合う。

第１導体群（31）を構成するセグメント導体（33）の３つの第１端部（35a）は、該３つの第１端部（35a）の並び方向と交わる方向に互いにずれるように千鳥状に配列される。これら３つの第１端部（35a）の並び方向から見て、隣り合う第１端部（35a）の一部は、互いに重なり合っている。言い換えると、第１導体群（31）の隣り合う第１端部（35a）同士は、ステータコア（21）の円の接線方向に互いにずれて配置される。

第２導体群（32）を構成するセグメント導体（33）の３つの第２端部（35b）は、該３つの第２端部（35b）の並び方向と交わる方向に互いにずれるように千鳥状に配列される。これら３つの第２端部（35b）の並び方向から見て、隣り合う第２端部（35b）の一部は、互いに重なり合っている。言い換えると、第２導体群（32）の隣り合う第２端部（35b）同士は、ステータコア（21）の円の接線方向に互いにずれて配置される。

第１端部（35a）と第２端部（35b）との並び方向から見て、左寄りにずれた３つの端部（35）の左端は揃っている。第１端部（35a）と第２端部（35b）との並び方向から見て、右寄りにずれた３つの端部（35）の右端は揃っている。以下、並び方向に並ぶ６つ端部（35）の配列について具体的に説明する。

接合部（34）は、第１導体群（31）の各第１端部（35a）の頂面全体および第２導体群（32）の各第２端部（35b）の頂面全体に接する。そのため、第１端部（35a）と第２端部（35b）との並び方向から見て、接合部（34）と、第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）および第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）との境界である接合境界Ｋが形成される。

第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）および第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）の並び方向から見たときの、接合境界Ｋの幅を第２幅Ｂとする。第２幅Ｂの一端ｋ１は、第１端部（35a）と第２端部（35b）との並び方向から見て左寄りにずれて配置される端部（35）の頂面の左端である。第２幅Ｂの他端ｋ２は、第１端部（35a）と第２端部（35b）との並び方向から見て右寄りにずれて配置される端部（35）の頂面の右端である。第２幅Ｂは、第１端部（35a）と第２端部（35b）との並び方向から見て左寄りに配置される端部（35）の左側面から、該並び方向から見て右寄りに配置される端部（35）の右側面までの距離と、実質的に等しい。

第１セグメント導体（36）および第２セグメント導体（37）の断面の長手方向である幅を第１幅Ａとする。第１幅Ａは、第１端部（35a）および第２端部（35b）の断面の長辺の長さである。第１幅Ａは、第１端部（35a）と第２端部（35b）との並び方向と交わる方向と平行に形成される。第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）および第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）は、第１幅Ａよりも第２幅Ｂの方が大きくなるように配置される。具体的に、隣り合う第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）および第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）は、第１幅Ａと第２幅ＢとがＡ＋Ａ／７≦Ｂ≦Ａ＋Ａ／２の関係を満たすように配置される。

第１導体群（31）の隣り合う第１端部（35a）、および第２導体群（32）の隣り合う第２端部（35b）も、第１幅Ａと第２幅ＢとがＡ＋Ａ／７≦Ｂ≦Ａ＋Ａ／２の関係を満たすように配置される。

〈回転電気機械の製造方法〉
図５～図６を参照して、回転電気機械（10）の製造方法について説明する。ここでは、ステータコア（21）にステータコイル（30）を設ける工程について主に説明する。

まず、公知の態様にしたがって、挿入工程と、変形工程とが行われる。挿入工程は、ステータコア（21）のスロット（23）にセグメント導体（33）を挿入する工程である。変形工程は、スロット（23）に挿入されたセグメント導体（33）を変形させる工程である。変形工程では、複数のセグメント導体（33）の端部が図３のように配置されるように、セグメント導体（33）に曲げ加工が施される。

次に配置工程が行われる。配置工程は、第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを隣り合うように配置する工程である。本実施形態では、ステータコア（21）の径方向に並ぶ６つの端部（35）について配置工程が行われる。

具体的に、配置工程は、図５に示す治具（40）によって行われる。治具（40）は、６つのセグメント導体（33）の端部（35）を挟み込めるように分割可能に構成される。

治具（40）は、上方へ開口する凹部（41）を有する。凹部（41）は、実質的に半円柱状の空間である。凹部（41）には、穴部（42）が６つ並んで形成される。

各穴部（42）の開口形状は、穴部（42）が並ぶ方向と交わる方向を長辺とする長方形である。各穴部（42）は、互いに同一形状である。穴部（42）は、６つの穴部（42）の並び方向と交わる方向へずれるように千鳥状に配列される。

具体的に、穴部（42）の長辺の長さを第３幅Ｃとする。６つの穴部（42）の並び方向から見て、隣り合う穴部のうち左寄りにずれた穴部（42）の左端と、右寄りにずれた穴部の右端との距離を第４幅Ｄとする。第３幅Ｃは、第１幅Ａと実質的に等しい。第４幅Ｄは、第２幅Ｂと実質的に等しい。第３幅Ｃと第４幅ＤとがＣ＋Ｃ／７≦Ｄ≦Ｃ＋Ｃ／２の関係が成り立つように、６つの穴部（42）は千鳥状に配列される。

図６に示すように、治具（40）によって６つのセグメント導体（33）の端部（35）を挟み込み、それにより当該複数のセグメント導体（33）を位置決めする。このとき、複数のセグメント導体（33）の端部の少なくとも一部が凹部（41）内に位置するように、当該セグメント導体（33）を位置決めする。

最後に、接合工程が行われる。接合工程では、配置工程において隣り合うように配置された第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを溶融させる。このことにより、第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを接合する接合部（34）を形成させる。

位置決めされた複数のセグメント導体（33）の端部（35）を、アーク溶接（例えば、ＴＩＧ溶接）によって溶かして接合する。溶接用の電極は、６つの端部（35）の並び方向から見て第２幅Ｂの中点を加熱しながら、並び方向に配列される６つの端部（35）の一端に配置される端部（35）から他端に配置される端部（35）にかけて真っ直ぐに移動する。

加熱されて溶けた金属の一部は、第２幅Ｂの幅方向へ流れる。溶けた金属は冷えることにより固化し、隣り合う端部間に接合部（34）が形成される。このように形成された接合部（34）と端部（35）との接合境界Ｋの第２幅Ｂは、第１幅Ａよりも長い。

－実施形態の効果－
〈実施形態の特徴（１）〉
実施形態の回転電気機械（10）では、ステータコイル（30）は、隣り合う第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを接合する接合部（34）を有する。接合部（34）は、隣り合う前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と、前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とが溶融することによって形成される。接合部（34）と、第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）および第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）との境界が接合境界Ｋであり、第１セグメント導体（36）および第２セグメント導体（37）の断面の長手方向である第１幅Ａよりも、第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）および第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）の並び方向から見たときの接合境界Ｋの幅である第２幅Ｂが長い。

ところで、回転電気機械（10）が通電されると、ステータコイル（30）に電流が流れる。接合部（34）に対する第１導体群（31）を流れる電流の向きは、当該接合部（34）に対する第２導体群（32）を流れる電流の向きと異なる。言い換えると、第１導体群（31）の各第１セグメント導体（36）から接合部（34）に電流が流入すると、当該接合部（34）から第２導体群（32）の各第２セグメント導体（37）へ電流が流出し、その逆の関係も成り立つ。

接合部（34）のうち、隣り合う第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）との間の部分は、第１導体群（31）の３つのセグメント導体（33）と第２導体群（32）の３つのセグメント導体（33）とが直列に接続される直列接合部（34a）である。直列接合部（34a）には、３つのセグメント導体（33）から接合部（34）に流入する全電流が流れる。

ここで、接合部（34）の直列接合部（34a）の電気抵抗Ｒは直列接合部（34a）の断面積に反比例する。接合部（34）の「断面積」とは、接合部（34）を流れる電流の向きに対して垂直な断面における断面積のことである。直列接合部（34a）の断面積が大きいほど、直列接合部（34a）での電気抵抗は小さくなり、断面積が小さいほど、直列接合部（34a）での電気抵抗は大きくなる。そのため、断面積が比較的小さい場合、ステータコイル（30）の通電状態における直列接合部（34a）の発熱量が増大するおそれがある。

そこで、隣り合う第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを溶融により接合するとき、溶かす金属の量を多くすることによって、直列接合部（34a）の断面積を大きくすることが考えられる。

しかし、第１端部（35a）と第２端部（35b）とが並び方向と交わる方向にずれずに真っ直ぐに整列されている場合、各端部（35）の頂面の中央寄りから溶融した金属は、各端部（35）の頂面において留まることができなくなり、端部（35）から溶け落ちることになる。その結果、第１端部（35a）と第２端部（35b）との間に接合部（34）を形成できないおそれがある。

これに対して、実施形態の特徴（１）によれば、第１セグメント導体（36）および第２セグメント導体（37）の断面の長手方向の長さを第１幅Ａとする。接合部（34）と、第１端部（35a）および第２端部（35b）との接合境界Ｋの長さを第２幅Ｂとする。第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）および第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）は、第１幅Ａよりも第２幅Ｂが長くなるように配列される。

第１端部（35a）と第２端部（35b）とを溶融させて接合する際に、第２幅Ｂの中心付近を加熱すると、溶融した金属は第２幅Ｂの幅方向に向かって流動する。このとき、第１幅Ａと第２幅Ｂとが等しい場合よりも、第１幅Ａより第２幅Ｂが長い場合の方が、溶融した金属が第１端部（35a）の頂面および第２端部（35b）の頂面に多く留まることができる。なぜなら、第１端部（35a）および第２端部（35b）の各頂面において、第１幅Ａより第２幅Ｂが長い場合の方が、第１幅Ａと第２幅Ｂとが等しい場合よりも、溶融した金属を保持する面積は大きくなるからである。

このことにより、溶融金属が溶け落ちることが抑制されるため、接合部（34）の断面積を大きくすることができる。接合部（34）の電気抵抗が大きくなることを抑制される結果、通電中の接合部（34）での発熱量を抑えることができる。

〈実施形態の特徴（２）〉
実施形態の回転電気機械（10）では、第１セグメント導体（36）および第２セグメント導体（37）は、第１幅Ａと第２幅Ｂとが、Ａ＋Ａ／７≦Ｂ≦Ａ＋Ａ／２の関係を満たすように配列される。

実施形態の特徴（２）によれば、第２幅Ｂが好適な値に設定される。例えば、第２幅Ｂが小さすぎると、端部（35）の頂面において、溶融金属を保持する領域が比較的狭くなる。その結果、接合部（34）の断面積を比較的大きくすることができない。一方、第２幅が広すぎると、第１端部（35a）および第２端部（35b）の並び方向から見て、隣り合う端部（35）同士が重なり合う部分が小さくなる。その結果、該端部（35）を溶融しても接合できないおそれがある。そこで、本実施形態では、第１幅Ａと第２幅ＢとがＡ＋Ａ／７≦Ｂ≦Ａ＋Ａ／２の関係を満たすように、第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを配列している。

〈実施形態の特徴（３）〉
実施形態の回転電気機械（10）では、第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とは、該第１端部（35a）と該第２端部（35b）との並び方向と交わる方向に互いにずれている。

実施形態の特徴（３）によると、隣り合う第１端部（35a）および第２端部（35b）が、該第１端部（35a）と該第２端部（35b）との並び方向と交わる方向に互いにずれて配置されることによって、第１幅Ａよりも第２幅Ｂを大きくできる。

〈実施形態の特徴（４）〉
実施形態の回転電気機械（10）では、第１導体群（31）を構成するセグメント導体（33）の第１端部（35a）と第２導体群を構成するセグメント導体（33）の第２端部（35b）とがステータ（20）の径方向に並ぶ。第１導体群（31）を構成するセグメント導体（33）のうちの１つが第１セグメント導体（36）である。第２導体群（32）を構成するセグメント導体（33）のうちの１つが第２セグメント導体（37）である。接合部（34）は、第１導体群（31）を構成するすべてのセグメント導体（33）の第１端部（35a）と、第２導体群（32）を構成するすべてのセグメント導体（33）の第２端部（35b）とを溶融することによって形成される。

実施形態の特徴（４）によると、ステータコイル（30）を流れる電流は、接合部（34）を介して、第１導体群（31）から第２導体群（32）へ、または第２導体群（32）から第１導体群（31）へ流れる。そのため、第１導体群（31）および第２導体群（32）を構成するセグメント導体（33）の数の増加に伴って、接合部（34）における第１導体群（31）と第２導体群（32）との間に流れる電流も増加する。しかし、接合部（34）における隣り合う第１端部（35a）および第２端部（35b）の間の直列接合部（34a）の断面積を大きくできるため、直列接合部（34a）における発熱量の増加を抑えることができる。

〈実施形態の特徴（５）〉
実施形態の回転電気機械（10）では、第１導体群（31）を構成する各セグメント導体（33）の第１端部（35a）と、第２導体群（32）を構成する各セグメント導体（33）の第２端部（35b）は、該第１端部（35a）と該第２端部（35b）との並び方向と交わる方向に互いにずれるように千鳥状に配列される。

実施形態の特徴（５）によると、第１導体群（31）の複数の第１端部（35a）、および第２導体群（32）の複数の第２端部（35b）が、並び方向と交わる方向に千鳥状に配列される。このことにより、第１端部（35a）および第２端部（35b）を並び方向から見て、第１幅Ａよりも第２幅Ｂの方を大きくできる。その結果、第１幅Ａと第２幅Ｂとが等しい場合よりも、各端部（35）間に形成される接合部（34）の断面積を大きくできる。

〈実施形態の特徴（６）〉
実施形態の回転電気機械（10）では、セグメント導体（33）の第１端部（35a）および第２端部（35b）の断面は矩形であり、第１幅Ａは第１端部（35a）および第２端部（35b）の断面の長辺の長さである。

実施形態の特徴（６）によると、セグメント導体（33）の端部（35）の断面の長辺の長さが第１幅Ａとなる。第２幅Ｂを、端部（35）の断面の長辺の長さより長くすることによって、第１端部（35a）と第２端部（35b）との間の接合部（34）の断面積を大きくできる。

加えて、断面が円形である場合に比べ、ステータコア（21）内のセグメント導体（33）の占有密度を大きくできる。このことにより、回転電気機械（10）の運転効率が増大する。

〈実施形態の特徴（７）〉
実施形態の回転電気機械（10）の製造方法では、第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを隣り合うように配置する配置工程と、配置工程において隣り合うように配置された第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを溶融させることによって、第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを接合する接合部（34）を形成する接合工程とを備える。配置工程では、第１幅Ａよりも、第２幅Ｂが長くなるように、第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを配置する。

実施形態の特徴（７）の製造方法によると、配置工程により、第１幅Ａよりも第２幅Ｂが大きくなるように、第１端部（35a）と第２端部（35b）とが配置される。その後、接合工程により、接合部（34）が形成される。このことにより、第１幅Ａと第２幅Ｂとが等しい場合よりも、接合部（34）の断面積を確実に大きくできる。

〈実施形態の特徴（８）〉
実施形態の回転電気機械（10）の製造方法では、第１幅Ａと第２幅Ｂとが、Ａ＋Ａ／７≦Ｂ≦Ａ＋Ａ／２の関係を満たす。

実施形態の特徴（８）によると、第２幅Ｂが好適な値に設定される。このことにより、断面積が比較的大きい接合部（34）を確実に形成できる。

《変形例１》
実施形態の変形例１に回転電気機械（10）では、ステータコア（21）の径方向に並ぶ６つのセグメント導体（33）の端部（35）の並び方が、上記実施形態の端部（35）の並び方と異なる。

図７に示すように、並び方向に配列される６つの端部（35）のうち、互いに向かい合う第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とは、並び方向と交わる方向にずれて配置される。具体的に、第１幅Ａと第２幅Ｂとが、Ａ＋Ａ／７≦Ｂ≦Ａ＋Ａ／２の関係を満たすように、並び方向から見て第１端部（35a）は、第２端部（35b）よりも右寄りにずれて配置される。

一方、第１導体群（31）の３つの端部（35）、および第２導体群（32）の３つの端部（35）はそれぞれ、千鳥状に配列されず、ステータコア（21）の径方向に真っ直ぐ整列している。

隣り合う第１端部（35a）および第２端部（35b）における、第１幅Ａおよび第２幅Ｂは、Ａ＋Ａ／７≦Ｂ≦Ａ＋Ａ／２の関係を満たす。そのため、第１導体群（31）と第２導体群（32）との間の直列接合部（34a）の断面積を比較的大きくできる。このことにより、ステータコイル（30）が通電したとき、直列接合部（34a）での発熱量を抑えることができる。

《変形例２》
実施形態の変形例２に回転電気機械（10）では、ステータコア（21）の径方向に並ぶ６つのセグメント導体（33）の端部（35）の並び方が、上記実施形態の端部（35）の並び方と異なる。

図８に示すように、ステータコア（21）の径方向に並ぶ６つの端部（35）はそれぞれ、並び方向と交わる方向に対して所定の角度α傾いて配置される。角度αは、６つの端部（35）の並び方向から見て、第１幅Ａよりも第２幅Ｂの方が大きくなる角度である。具体的に、角度αは、第１幅Ａと第２幅Ｂとが、Ａ＋Ａ／７≦Ｂ≦Ａ＋Ａ／２の関係を満たす角度である。

このように各端部（35）を配置することにより、それぞれの端部（35）を溶融する際に各端部（35）間が繋がらなくなることを抑制できる。さらに接合部（34）における各端部（35）間の断面積を大きくできるため、ステータコイル（30）が通電しても、各端部（35）間における接合部（34）の発熱熱量を抑えることができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態では、回転電気機械（10）が電動機により構成されているが、回転電気機械（10）は発電機により構成されていてもよい。

隣り合う第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）および第２セグメント導体の第２端部（35b）において、第１端部（35a）は、第２端部（35b）よりも左寄りにずれて配置されていてもよい。

第１導体群（31）および第２導体群（32）は、３つのセグメント導体（33）から構成されていなくてもよい。例えば、２つのセグメント導体（33）から構成されていてもよいし、４つ以上のセグメント導体（33）から構成されてもよい。

並び方向に配列される６つの端部（35）のうち、隣り合う第１端部（35a）と第２端部（35b）とが並び方向に交わる方向にずれて配置されていればよい。従って、第１導体群（31）および第２導体群（32）のそれぞれの隣り合う３つの端部（35）は、接合部（34）が形成されるように任意に配列されていればよい。

実施形態の回転電気機械（10）の製造方法において、治具（40）を用いて第１端部（35a）と第２端部（35b）とを位置決めしているが、治具を用いずに、例えば手作業などにより位置決めしてもよい。

以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。以上に述べた「第１」、「第２」、という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。

以上説明したように、本開示は、回転電気機械およびその製造方法について有用である。

１０回転電気機械
２０ステータ
２１ステータコア
２３スロット
２３ａ第１スロット
２３ｂ第２スロット
３０ステータコイル
３１第１導体群
３２第２導体群
３３セグメント導体
３４接合部
３５端部
３５ａ第１端部
３５ｂ第２端部
３６第１セグメント導体
３７第２セグメント導体

Claims

円周方向に配列された複数のスロット（23）を有する筒状のステータコア（21）と、
前記スロット（23）に差し込まれ、互いに接合されてステータコイル（30）を形成する複数のセグメント導体（33）とを備えた回転電気機械であって、
複数の前記セグメント導体（33）のそれぞれは、第１端部（35a）と第２端部（35b）とを有し、
複数の前記セグメント導体（33）は、第１セグメント導体（36）と第２セグメント導体（37）とを含み、
前記ステータコイル（30）は、隣り合う前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを接合する接合部（34）を有し、
前記接合部（34）は、隣り合う前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と、前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とが溶融することによって形成され、
前記接合部（34）と、前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）および前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）との境界が接合境界Ｋであり、
第１セグメント導体（36）および第２セグメント導体（37）の断面の長手方向である第１幅Ａよりも、前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）および前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）の並び方向から見たときの前記接合境界Ｋの幅である第２幅Ｂが長い
ことを特徴とする回転電気機械。
請求項１において、
前記第１幅Ａと前記第２幅Ｂとが、
Ａ＋Ａ／７≦Ｂ≦Ａ＋Ａ／２の関係を満たすことを特徴とする回転電気機械。
請求項１または請求項２において、
前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とは、該第１端部（35a）と該第２端部（35b）との並び方向と交わる方向に互いにずれている
ことを特徴とする回転電気機械。
請求項３において、
複数の前記スロット（23）のうち、第１スロット（23a）に隣り合うように差し込まれ、且つそれぞれの第１端部（35a）が互いに接合される複数のセグメント導体（33）からなる第１導体群（31）と、
複数の前記スロット（23）のうち、第２スロット（23b）に隣り合うように差し込まれ、且つそれぞれの第２端部（35b）が互いに接合される複数のセグメント導体（33）からなる第２導体群（32）とを有し、
第１導体群を構成するセグメント導体（33）の第１端部（35a）と第２導体群（32）を構成するセグメント導体（33）の第２端部（35b）とがステータ（20）の径方向に並び、
前記第１導体群（31）を構成するセグメント導体（33）のうちの１つが前記第１セグメント導体（36）であり、
前記第２導体群（32）を構成するセグメント導体（33）のうちの１つが前記第２セグメント導体（37）であり、
前記接合部（34）は、前記第１導体群（31）を構成するすべてのセグメント導体（33）の第１端部（35a）と、前記第２導体群（32）を構成するすべてのセグメント導体（33）の第２端部（35b）とを溶融させることによって形成される
ことを特徴とする回転電気機械。
請求項４において、
前記第１導体群（31）を構成する各セグメント導体（33）の第１端部（35a）と、前記第２導体群（32）を構成する各セグメント導体（33）の第２端部（35b）は、該第１端部（35a）と該第２端部（35b）との並び方向と交わる方向に互いにずれるように千鳥状に配列される
ことを特徴とする回転電気機械。
請求項１～５のいずれか１つにおいて、
前記セグメント導体（33）の前記第１端部（35a）および前記第２端部（35b）の断面は矩形であり、前記第１幅Ａは前記第１端部（35a）および前記第２端部（35b）の断面の長辺の長さである
ことを特徴とする回転電気機械。
円周方向に配列された複数のスロット（23）を有する筒状のステータコア（21）と、
前記スロット（23）に差し込まれ、互いに接合されてステータコイル（30）を形成する複数のセグメント導体とを備え、
複数の前記セグメント導体（33）のそれぞれが、第１端部（35a）と第２端部（35b）とを有し、複数の前記セグメント導体（33）が、第１セグメント導体（36）と第２セグメント導体（37）とを含んでいる回転電気機械の製造方法であって、
前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを隣り合うように配置する配置工程と、
前記配置工程において隣り合うように配置された前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを溶融させることによって、前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを接合する接合部（34）を形成する接合工程とを備え、
前記接合部（34）と、前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）および前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）との境界を接合境界Ｋとしたときに、前記配置工程では、第１セグメント導体（36）および第２セグメント導体（37）断面の長手方向である第１幅Ａよりも、前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）および前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）の並び方向から見たときの前記接合境界Ｋの幅である第２幅Ｂが長くなるように、前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを配置する
ことを特徴とする回転電気機械の製造方法。
請求項７において、
前記配置工程では、前記第１幅Ａと前記第２幅ＢとがＡ＋Ａ／７≦Ｂ≦Ａ＋Ａ／２の関係を満たすように、前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを配置する
ことを特徴とする回転電気機械の製造方法。
請求項７または８において、
前記接合工程では、前記第１セグメント導体（36）の第１端部（35a）と前記第２セグメント導体（37）の第２端部（35b）とを、アーク溶接、ガス溶接、レーザー溶接、または電子ビーム溶接によって接合する
ことを特徴とする回転電気機械の製造方法。