JPWO2020031612A1 - 回転電機の固定子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明の課題は、溶接部の剛性を向上させることである。回転電機用の固定子であって、径方向に開口したスロットが周方向に並んで複数形成された固定子鉄心と、前記スロット内に前記固定子の径方向に配置される複数のセグメントコイルとを備え、前記複数のセグメントコイルには、前記スロットの外部に露出した前記複数のセグメントコイルのそれぞれの端部に形成され、隣接するセグメントコイルを接続する複数の溶接部と、前記複数の溶接部を覆うとともに、前記固定子の径方向に前記溶接部を接続する絶縁被覆部とを有し、前記複数の溶接部の少なくとも一つには、前記セグメントコイルの側面より前記径方向の内周側又は外周側に突出する突出部が形成される。

Description

本発明は、回転電機の固定子及びその製造方法に関する。

回転電機は、固定子コイルに交流電力を供給することで回転磁界を発生させ、この回転磁界により回転子を回転させることができる。また、回転子に加わる機械エネルギーを電気エネルギーに変換してコイルから交流電力を出力することもできる。このように、回転電機は、電動機または発電機として作動する。

本技術分野の背景技術として、以下の先行技術がある。特許文献１（特開２０１１−５４２６３号）には、一対の導体セグメントの端部の先端部を溶融してなる溶融部を周方向一方側に付勢しつつ固化することにより、溶融痕すなわち接合端部を周方向一方側に偏って膨設された形状に形成された回転電機が記載されている。

また、特許文献２（国際公開２０１３／９９００１号）には、回転電機の小型化と溶接性の改善を実現する回転電機を提供するため、平角導体を曲げ加工して形成したセグメントコイルとセグメントコイルが挿入されるスロットを有する固定子コアとを固定子に有する回転電機において、固定子コアの端面より突出し捻られたセグメントコイルのリード部分の先端に形成された溶接部は、固定子の径方向に並ぶ溶接玉の少なくとも１つが固定子コアの径方向に長い長楕円体であり、長楕円体の長手方向と固定子コアの軸方向とが形成する角度は、固定子コアの中心軸を含むコア切断面状で９０度より小さくする火IT年電機が記載されている。

また、特許文献３（特開２０１６−９３０２７号）には、ステータコイルと絶縁材料により形成される複数のキャップとを含む回転電機ステータにおいて、ステータコイルは、コイルエンドにおいて周方向複数位置で径方向に並んで配置されそれぞれが導体の接合部である複数の接合部を有する。各キャップは、周方向に離れて径方向に伸びる２つの側壁部と、それらの径方向一端を連結する連結部とを有し上下方向両端及び径方向他端が開口する。複数のキャップは、コイルエンドの周方向複数位置において複数の接合部の径方向一端の接合部から径方向他端の接合部の少なくとも一部までを収容し、各キャップ内において接合部に絶縁性樹脂が接着されている回転電機ステータが記載されている。

また、特許文献４（特開２０１４−５０２０７号）には、周方向に並んだ複数のスロットが形成された固定子鉄心、および当該固定子鉄心の前記スロット内に挿入された固定子コイルを有する固定子と、前記固定子鉄心に対して隙間を介して回転可能に配置された回転子１５０と、を備える回転電機において、前記固定子コイルは、略Ｕ字形状に成形された矩形断面の導体からなる複数のセグメントコイルが複数接続されることにより構成され、前記セグメントコイルは端部に他のセグメントコイルと接続された接続部を有し、前記接続部は角部を有する回転電機が記載されている。

特開２０１１−５４２６３号公報 国際公開２０１３／９９００１号 特開２０１６−９３０２７号公報 特開２０１４−５０２０７号公報

この種の回転電機は、成形されたセグメントコイルをコイルエンドで溶接して固定子コイルを形成するが、セグメントコイルの溶接部は熱によって膨張し、温度変化による応力が発生する。このため、セグメントコイルの溶接部が破断し、コイルが断線し、回転電機の動作が不完全になるという課題があった。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、回転電機用の固定子であって、径方向に開口したスロットが周方向に並んで複数形成された固定子鉄心と、前記スロット内に前記固定子の径方向に配置される複数のセグメントコイルとを備え、前記複数のセグメントコイルには、前記スロットの外部に露出した前記複数のセグメントコイルのそれぞれの端部に形成され、隣接するセグメントコイルを接続する複数の溶接部と、前記複数の溶接部を覆うとともに、前記固定子の径方向に前記溶接部を接続する絶縁被覆部とを有し、前記複数の溶接部の少なくとも一つには、前記セグメントコイルの側面より前記径方向の内周側又は外周側に突出する突出部が形成される。

本発明によれば、溶接部の剛性を向上できる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。

本発明の実施形態に係る回転電機の全体構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る回転電機の固定子を示す斜視図である。 固定子鉄心の斜視図である。 溶接後のコイルエンドの斜視図である。 溶接後のコイルエンドの側面図である。 溶接後のコイルエンドの平面図である。 架橋部の形成後のコイルエンドの斜視図である。 架橋部の形成後のコイルエンドの断面図である。 セグメントコイルの溶接方向を示す図である。 セグメントコイルの溶接方向を示す図である。 溶接後のコイルエンドの側面図である。 治具を用いる溶接方法を示す図である。 別の溶接方法を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

（回転電機の全体構成）
本実施形態に係る回転電機は、自動車の走行への使用が好適な回転電機である。ここで、回転電機を使用するいわゆる電気自動車には、エンジンと回転電機の両方を備えるハイブリッドタイプの電気自動車（ＨＥＶ）と、エンジンを用いないで回転電機のみで走行する純粋な電気自動車（ＥＶ）とがあるが、以下に説明する回転電機は両方のタイプに利用できる。

図１は、本発明の実施例に係る回転電機１００の全体構成を示す模式図である。図１では、回転電機１００の一部分を断面として、回転電機１００の内部を示している。回転電機１００は、ケース１０の内部に配設され、ハウジング１１２と、ハウジング１１２に固定される固定子鉄心１３２を有する固定子１３０と、固定子１３０内に回転自在に配設される回転子１５０とを有する。ケース１０は、エンジンのケースや変速機のケースによって構成されてもよい。

この回転電機１００は、永久磁石内蔵型の三相同期モータである。本実施例では、回転電機１００の例として三相同期モータについて説明するが、本発明は誘導モータにも適用できる。

本実施例の回転電機１００は、固定子鉄心１３２に巻回される固定子コイル１３８に三相交流電流が供給されることで、回転子１５０を回転させる電動機として作動する。また、回転電機１００は、エンジンによって駆動されると、発電機として作動して三相交流の発電電力を出力する。つまり、回転電機１００は、電気エネルギーに基づいて回転トルクを発生する電動機としての機能と、機械エネルギーに基づいて発電する発電機としての機能の両方を有しており、自動車の走行状態によって前述した機能を選択的に利用できる。

固定子１３０はハウジング１１２に固定されている。固定子１３０は、ハウジング１１２に設けられたフランジ１１５がボルト１２によりケース１０に締結されることによって、ケース１０内に固定され、保持されている。回転軸１１８に固定された回転子１５０は、ケース１０の軸受け１４Ａ、１４Ｂにより支承され、固定子鉄心１３２の内側において回転可能に保持される。

図２は、ハウジング１１２に取り付けられた固定子１３０を示す斜視図であり、図３は固定子鉄心１３２の斜視図である。ハウジング１１２は、厚さ２〜５ｍｍ程度の鋼板（高張力鋼板など）を絞り加工によって円筒形状に形成されている。ハウジング１１２の軸方向一端にはフランジ１１５が設けられており、前述したようにケース１０にボルトで固定される（図１参照）。フランジ１１５は、絞り加工によってハウジング１１２と一体に形成される。なお、ハウジング１１２を設けずに、固定子１３０をケース１０に直接固定してもよい。

固定子１３０は、ハウジング１１２の内周側に固定され、円筒状の固定子鉄心１３２と、固定子鉄心１３２に装着される固定子コイル１３８とを有している。固定子鉄心１３２は、例えば、厚さが０．０５〜１．０ｍｍ程度の打ち抜き加工又はエッチング加工によって成形された複数の電磁鋼板１３３を積層して形成される。積層された電磁鋼板１３３は溶接によって接続されて、固定され、ハウジング１１２に圧入した際の締め付け力に起因する電磁鋼板１３３の変形が抑制される。

固定子鉄心１３２には、軸方向に延在する複数のスロット４２０が周方向に等間隔となるように形成されている。スロット４２０の数は、例えば本実施の形態では７２個である。スロット４２０には、図２に示すように固定子コイル１３８が収容される。図３に示す例では、スロット４２０は開スロットであり、固定子鉄心１３２の内周側には開口が形成されている。この開口の周方向の幅は、固定子コイル１３８が装着される各スロット４２０のコイル装着部とほぼ同等又はコイル装着部よりも若干小さいとよい。

なお、各スロット４２０内には、絶縁紙（いわゆるスロットライナー）３００が配置されている。絶縁紙３００は、例えば耐熱ポリアミド紙の絶縁シートであり、厚さは０．１〜０．５ｍｍ程である。絶縁紙３００は、スロット４２０やコイルエンド１４０ａ、１４０ｂに配設される。絶縁紙３００をスロット４２０に配設することによって、スロット４２０に挿通されるコイルの相互間、及びコイルとスロット４２０の内面との間に配設されて、コイル間やコイルとスロット４２０の内面との間の絶縁耐圧を向上している。

固定子コイル１３８は、Ｕ字形状の複数のセグメントコイル２８（図４、図７参照）が互いに接続されて形成される。セグメントコイル２８は、その端部がスロット４２０（すなわち固定子１３０）から露出するように、一つの端部が他のセグメントコイル２８と隣接するように配置され、他方の端部がさらに他のセグメントコイル２８と隣接して配置されている。端部が隣接するセグメントコイル２８は、その隣接する端部において互いに接続されることによって、固定子鉄心１３２に巻回される固定子コイル１３８を形成している。

また、コイルエンド１４０ａ、１４０ｂに配設される絶縁紙３００は、コイルエンド１４０ａ、１４０ｂにおける相間絶縁や導体間絶縁のためにコイル間に環状に配設される。このように、本実施例の回転電機１００では、スロット４２０の内側やコイルエンド１４０ａ、１４０ｂに絶縁紙３００が配設されているため、コイルの絶縁被膜６００が傷ついたり劣化したりしても、必要な絶縁耐圧を保持できる。

スロット４２０間にはティース４３０が形成されており、各ティース４３０は環状のコアバック４４０と一体に成形されている。固定子鉄心１３２は、各ティース４３０とコアバック４４０とが一体に成形された一体型コアとされている。ティース４３０は、固定子コイル１３８によって発生した回転磁界を回転子１５０に導き、回転子１５０に回転トルクを発生させる。

回転子１５０は、回転子鉄心１５２と、回転子鉄心１５２に形成された磁石挿入孔に保持されている永久磁石１５４とを有している。

回転子鉄心１５２には、直方体形状の磁石挿入孔が外周部近傍において周方向に等間隔で形成されている。各磁石挿入孔には永久磁石１５４が埋め込まれ、接着剤などで固定されている。磁石挿入孔の円周方向の幅は、永久磁石１５４の円周方向の幅よりも大きく形成されており、永久磁石１５４の両側には磁気的空隙１５６が形成されている。この磁気的空隙１５６は接着剤を埋め込んでもよいし，樹脂で永久磁石１５４と一体に固めてもよい。

永久磁石１５４は、回転子１５０の界磁極を形成するものである。なお、本実施形態では、一つの永久磁石１５４で一つの磁極を形成する構成としているが、一つの磁極を複数の永久磁石によって構成してもよい。各磁極を形成するための永久磁石を複数に増やすことで、永久磁石が発する各磁極の磁束密度が大きくなり、磁石トルクを増大することができる。永久磁石１５４には、ネオジウム系、サマリウム系の焼結磁石やフェライト磁石、ネオジウム系のボンド磁石などを用いることができるが、永久磁石１５４の残留磁束密度は、０．４〜１．３Ｔ程度が望ましく、ネオジウム系の磁石がより適している。各永久磁石１５４間に補助磁極が形成されてもよい。

三相交流電流が固定子コイル１３８に供給されることにより固定子１３０に回転磁界が発生すると、この回転磁界が回転子１５０の永久磁石１５４に作用して磁石トルクが発生する。回転子１５０には、この磁石トルクに加えて、上述のリラクタンストルクが発生するので、回転子１５０には上述の磁石トルクとリラクタンストルクとの両方のトルクが回転トルクとして作用し、大きな回転トルクを得ることができる。

図４、図５、図６、図７及び図８は、コイルエンド１４０ｂを示す図であり、図４がコイルエンド１４０ｂの溶接後の斜視図、図５が溶接後の側面図、図６がコイルエンド１４０ｂを端面方向から見た平面図、図７が架橋部４０の形成後の斜視図、図８が架橋部４０の形成後の側面図である。

本実施例では、各スロット４２０に８個のセグメントコイル２８が配置されており、図４に示すように、隣接する二つのセグメントコイル２８の端部が溶接されて接続されて、コイルエンド１４０ｂが構成されている。例えば、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接などのアーク溶接やプラズマ溶接やレーザ溶接などによって、セグメントコイル２８を構成する銅線の母材を溶融して溶接部３０を形成し、セグメントコイル２８の端部を接続する。

溶接部３０には、回転軸１１８に垂直な面において、セグメントコイル２８の径方向の側面に凹部３２が設けられている。隣接するセグメントコイル２８の端部は、被覆や絶縁紙３００の厚さの分だけ隙間２９が設けられるように配置されており、この隙間２９の位置に凹部３２を設けている。換言すると、図６に示すように、溶接部３０は、第１セグメントコイル２８の端部に形成される第１溶接部３４Ａと、第１セグメントコイル２８と隣接して配置される第２セグメントコイル２８の端部に形成される第２溶接部３４Ｂとを含み、さらに、第１溶接部３４Ａ及び第２溶接部３４Ｂの少なくとも一方より、固定子１３０の径方向において幅が狭い凹部３２が形成されている第３溶接部３４Ｃが第１溶接部３４Ａと第２溶接部３４Ｂとの間に設けられている。このように溶接部３０に凹部３２を設けることによって、溶接部３０の表面積が増加し、コイルが冷却油と接触する面積が増加し、冷却油による冷却効果を向上できる。

さらに、溶接部３０において溶融後に固体化した銅の表面は、溶接用電極５０の移動に伴って加熱状態が変わることから、図６に示すように、溶接部３０の表面の色は、均一ではなく、グラデーションになっている。このように、溶接部３０の表面がグラデーションになることによって、金属光沢を有する単一色より光の反射が抑制でき、画像認識で突出部３１を容易に検出できる。なお、後述する皺３３が形成される側が暗い色になり、皺３３が形成されない側が明るい色になる。

また、溶接部３０は、図５に示すように、セグメントコイル２８の側面より固定子１３０の径方向の一方（外周方向又は内周方向）に突出する突出部３１を有している。すなわち、突出部３１は、接続すべき複数のセグメントコイル２８の溶接前の重心位置と、当該突出部３１の重心位置とが異なるように、溶接部３０に設けられる。

径方向に突出する突出部３１を溶接部３０に設けることによって、隣接するセグメントコイル２８間の距離を一定に保つことができ、溶接部３０の形状や大きさのバラツキによるコイルの絶縁性能の低下を抑制できる。

また、突出部３１の一定の形状や大きさに形成することによって、隣接する溶接部３０間の距離が一定になり、後述する架橋部４０を形成するための合成樹脂材料の供給量を溶接部３０間の距離によって制御する必要がなく、架橋部４０を容易かつ確実に形成できる

コイルの溶接は、図９に示すように、電圧を印加した溶接用電極５０を内周側から外周側に移動して、コイルエンド１４０ｂの銅を溶融し、溶融した銅が移動する溶接用電極５０に引っ張られた状態で固体化することによって、突出部３１を形成する。形成される突出部３１の形状や大きさは、溶接用電極５０の移動速度や電流（温度）を制御することによって制御できる。

溶接用電極５０の移動は、例えば、内周側から外周側へ１方向のみとして、内周側から外周側へ順次、セグメントコイル２８の端部を溶接してもよい。このようにすると、全ての突出部３１が外周方向に突出するように形成され、固定子１３０に回転子１５０を挿入する際のクリアランスを確保できる。

また、溶接時の溶接用電極５０の移動は、図１０に示すように、列毎に交互に移動方向を変えてもよい。このようにすると、溶接部３０には、その重心位置が内周側に寄って形成される第１溶接列（列１、列３）と、外周側に寄って形成される第２溶接列（列２）とが形成される。このように溶接用電極５０の移動の方向を列毎に異ならせることによって、溶接用電極５０を外周側から内周側の初期位置に又は内周側から外周側の初期位置に移動する必要がなくなり、効率的に溶接ができ、溶接に要する時間を短縮できる。

また、図１０に示すように、溶接部３０には溶接の際の溶接用電極５０の移動方向側に、固定子１３０の周方向に延伸する皺３３が形成される。皺３３は、固定子１３０の径方向に並んで複数形成されるとよい。皺３３によって溶接部３０の表面積、すなわちセグメントコイル２８の端部が冷却油と接触する面積が増加し、冷却油による冷却効果を向上できる。

本実施例では、隣接するセグメントコイル２８の線材は並行に配置されており、被覆や絶縁紙３００の厚さの分だけ、コイルエンドにおいて母材の銅の間には隙間２９が設けられるが、本実施例の溶接部３０は溶接用電極５０が溶融した銅と共に隙間２９を超えるように移動し、隙間２９の上にも溶融した銅が固体化した溶接部３０が形成される。従来採用されていた溶接用電極５０を移動しないで溶接する方法では、端部が接触するようセグメントコイル２８を曲げていたところ（例えば、特許文献４、特開２０１４−５０２０７号の図１３参照）、本実施例では、図９に示すように、溶接用電極５０を固定子の１３０の径方向に移動させる溶接方法の採用によって、セグメントコイル２８の端部を接触させなくても、セグメントコイル２８を溶接によって確実に接続できる。さらに、セグメントコイル２８を曲げなくてよいので、隣接するコイル間が近接せず、適切な絶縁性を保持できる。

コイルエンド１４０ｂは、セグメントコイル２８を溶接によって接続した後、図７、図８に示すように、複数の溶接部３０を接続するようにコーティングを行い架橋部４０を形成する。この架橋部４０は、なお、図８では、架橋部４０の構造が分かり易いように、架橋部４０の内部を示している。架橋部４０は、同じスロット４２０のコイルのコイルエンド１４０ｂが一体となるように固定子１３０の径方向に合成樹脂の被覆を形成する。例えば、架橋部４０は、粉体コーティングによって形成するとよい。また、絶縁ワニスの塗布によって、架橋部４０を形成してもよい。また、絶縁チューブや絶縁キャップで、架橋部４０を構成してもよい。隣接する溶接部３０を径方向に繋ぐように、溶接部３０を覆う絶縁被覆部として機能する架橋部４０を形成することによって、溶接部３０に生じる応力を分散でき、溶接部３０の温度変化による変形や破損（例えば、コイルの破断）を抑制できる。

なお、前述したように溶接部３０に突出部３１を設けると、溶接部３０の間隔を一定にでき、架橋部４０を形成するための合成樹脂材料の供給量が一定となり、架橋部４０の形成に便利であるが、溶接部３０に突出部３１を設けずに、架橋部４０を形成してもよい。

なお、内周側では隣接するスロット４２０に配置されたセグメントコイル２８が近接しているので、固定子１３０の内周側において、架橋部４０が周方向に繋がることがある。このため、全ての溶接部３０がスポーク状に一体に繋がり、溶接部３０の強度をさらに向上でき、クラック等の発生を防止できる。

また、溶接部３０の周囲には冷却油が流れており、架橋部４０に沿って外周側から内周側（又は内周側から外周側）へ冷却油が流れ、冷却油が溶接部３０の切れ目で逃げることがなく、冷却効果を向上できる。特に、架橋部４０が固定子鉄心１３２と結合するように形成された場合、架橋部４０に沿って流れる冷却油が固定子鉄心１３２の内部に流出することなく、溶接部３０を確実に冷却できる。

突出部３１は、図５に示すように、同じスロット４２０に配置される（すなわち、コイルエンドが固定子１３０の径方向に並ぶ）コイルの全ての溶接部３０に設けられても、一部の溶接部３０のみに設けられてもよい。例えば、両端を除く溶接部３０に突出部３１が設けられてもよい。すなわち、図１１に示すように、固定子の最内周に設けられる内溶接部３０Ａと、最外周に設けられる外溶接部３０Ｄには突出部３１が設けられず、内溶接部３０Ａと外溶接部３０Ｄとの間の中溶接部３０Ｂ及び３０Ｃに突出部３１が設けられてもよい。なお、固定子の最内周に設けられる内溶接部３０Ａと、最外周に設けられる外溶接部３０Ｄには突出量が小さい突出部３１が設けられ、内溶接部３０Ａと外溶接部３０Ｄとの間の中溶接部３０Ｂ及び３０Ｃに突出量が大きい突出部３１が設けられてもよい。

溶接用電極５０が固定子１３０の径方向に移動する際に、内周側及び外周側の両端の溶接部３０の位置では溶接用電極５０の移動速度や熱条件が変わることがあり、突出部３１の形状や大きさがばらつくことがある。このような場合には、図１１に示すように、固定子１３０の径方向に並ぶ、両端を除くコイルの溶接部３０に突出部３１が設けられるとよい。最内周の溶接部３０に内周側に突出する突出部３１を設けないことによって、固定子１３０に回転子１５０を挿入する際のクリアランスを確保できる。

また、図１２に示すように、溶接用電極５０が固定子１３０の径方向に移動する際に、コイルの内周側及び外周側に治具６０Ａ、６０Ｂを設けることによって、内周側及び外周側の両端の溶接部３０においても溶接用電極５０の移動速度や熱条件を、両端以外の溶接部３０と同じにできる。この治具６０Ａ、６０Ｂは、セグメントコイル２８の端部と同じ材質のものを用いて、コイルセグメント２８の端部と同様に溶融するとよく、望ましくは同等の熱容量に構成するとよい。このため、内周側及び外周側の両端の溶接部３０の位置では溶接用電極５０の速度や熱条件が変わらずに、全ての溶接部３０において同じ形状の突出部３１を形成できる。

なお、治具６０Ａ、６０Ｂは内周側及び外周側の両方に配置しても、一方に配置してもよい、特に、外周側はセグメントコイル２８が固定子鉄心１３２に近接していることから、最外周の溶接部３０の突出部３１の突出量を抑制して（又は、突出部３１を形成しないで）、コイルと固定子鉄心１３２の接触を抑制するとよい。

また、図１３に示すように、３本以上のセグメントコイル２８を溶接によって接続することも可能である。図では、コイル１からコイル４の４本のコイルエンド１４０ｂが溶接によって接続されており、コイル５からコイル８の４本のコイルエンド１４０ｂが溶接によって接続されている。セグメントコイル２８の端部の近傍で、溶接用電極５０を固定子１３０の径方向に移動させる本実施例の溶接方法では、溶接によって接続すべきコイルが配置される間隔を調整することによって、３以上のセグメントコイル２８を接続できる。

例えば、突出部３１の径方向に突出する長さの２分の１の間隔で配置されたセグメントコイル２８は、突出部３１によって隣接するセグメントコイル２８との間が接続される。一方、突出部３１の径方向に突出する長さの２倍の間隔で配置されたセグメントコイル２８は、隣接するセグメントコイル２８との間が接続されずに、その距離によって定まる絶縁が保たれる。

次に、本実施例の固定子の製造方法を説明する。溶接工程の前に、セグメントコイル２８をスロット４２０配置する（第１工程）。

コイルの溶接は、図９に示すように、電圧を印加した溶接用電極５０を内周側から外周側に移動して、セグメントコイル２８の端部の銅を溶融し、溶融した銅が移動する溶接用電極５０に引っ張られた状態で固体化することによって、突出部３１を形成する（第２工程）。溶接用電極５０の移動速度や電流（温度）を制御することによって、形成される突出部３１の形状や大きさを制御できる。シールドガスにはアルゴンやヘリウム、又はアルゴンとヘリウムの混合ガスなどを用いるとよい。

溶接用電極５０の移動は、例えば、内周側から外周側へ１方向のみとしてもよいし。また、溶接用電極５０の移動は、図１０に示すように、列毎に交互に移動方向を変えてもよい。具体的には、列１では外周側から内周側に溶接用電極５０を移動して溶接する第１列溶接工程を行う。次に、列１と隣接する列２では逆方向である内周側から外周側に溶接用電極５０を移動して溶接する第２列溶接工程を行う。次に、列２と隣接する列３では逆方向である外周側から内周側に溶接用電極５０を移動して溶接する第１列溶接工程を行う。このため、第１列溶接工程で溶接部３０に形成される突出部３１と、第２列溶接工程で溶接部３０に形成される突出部３１とは、固定子１３０の径方向において逆向きに突出するように形成される。このように溶接用電極５０の移動の方向を列毎に異ならせることによって、溶接用電極５０を外周側から内周側の初期位置に又は内周側から外周側の初期位置に移動する必要がなくなり、効率的に溶接ができ、溶接に要する時間を短縮できる。

セグメントコイル２８を溶接によって接続した後、図７、図８に示すように、複数の溶接部３０を接続するようにコーティングを行い架橋部４０を形成する（第３工程）。具体的には、同じスロット４２０のコイルのコイルエンド１４０ｂが一体となるように固定子１３０の径方向に合成樹脂の被覆を形成して、架橋部４０を形成する。例えば、架橋部４０は、粉体コーティングによって形成するとよい。また、絶縁ワニスの塗布によって、架橋部４０を形成してもよい。また、絶縁チューブや絶縁キャップで、架橋部４０を構成してもよい。

また、図１２に示すように、治具６０Ａ、６０Ｂを用いた溶接時には、溶接用電極５０は、コイル内周側又は外周側の治具６０Ａの位置である開始位置からコイルの反対側の治具６０Ｂの位置である終了位置に移動する。治具６０Ａ、６０Ｂを設けることによって、内周側及び外周側の両端の溶接部３０においても溶接用電極５０の移動速度や熱条件を、両端以外の溶接部３０と同じにできる。この治具６０Ａ、６０Ｂは、セグメントコイル２８の端部と同じ材質のものを用いるよく、望ましくは同等の熱容量に構成するとよい。

治具６０Ａ、６０Ｂを設けることによって、内周側及び外周側の両端の溶接部３０の位置では溶接用電極５０の速度や熱条件が変わらずに、全ての溶接部３０において同じ形状の突出部３１を形成できる。

なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。例えば、上述した実施の形態では回転子に永久磁石を備えた回転電機を例に説明したが、本発明は、誘導モータ等の回転電機の固定子にも同様に適用することができる。また、車両駆動用回転電機以外にも適用できる。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。

なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。

２８：セグメントコイル
２９：隙間
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ：溶接部
３１：突出部
３２：凹部
３３：皺
３４Ａ：第１溶接部
３４Ｂ：第２溶接部
３４Ｃ：第３溶接部
４０：架橋部
１００：回転電機
１３０：固定子
１３２：固定子鉄心
１４０ａ、１４０ｂ：コイルエンド
１５０：回転子
４２０：スロット

Claims (11)

1. 回転電機用の固定子であって、
   径方向に開口したスロットが周方向に並んで複数形成された固定子鉄心と、
   前記スロット内に前記固定子の径方向に複数配置されるセグメントコイルとを備え、
   前記複数のセグメントコイルには、
   前記スロットの外部に露出した前記複数のセグメントコイルのそれぞれの端部に形成され、隣接するセグメントコイルを接続する複数の溶接部と、
   前記複数の溶接部を覆うとともに、前記固定子の径方向に前記溶接部を接続する絶縁被覆部とを有し、
   前記複数の溶接部の少なくとも一つには、前記セグメントコイルの側面より前記径方向の内周側又は外周側に突出する突出部が形成される回転電機の固定子。
2. 請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
   前記複数の溶接部の各々は、隣接して配置される第１セグメントコイルと第２セグメントコイルとを接続するものであって、
   前記溶接部が形成される前は、前記第１セグメントコイルの端部と前記第２セグメントコイルの端部との間には隙間が設けられるように、前記第１セグメントコイル及び前記第２セグメントコイルが前記スロット内に配置される回転電機の固定子。
3. 請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
   軸方向から見た場合、
   前記複数の溶接部の各々は、
   隣接して配置される第１セグメントコイルと第２セグメントコイルとを接続するものであって、
   前記第１セグメントコイルの端部に形成される第１溶接部と、前記第２セグメントコイルの端部に形成される第２溶接部とを含み、
   前記第１溶接部及び前記第２溶接部の少なくとも一方より、前記固定子の周方向の幅が狭い凹部が形成される第３溶接部が前記第１溶接部と前記第２溶接部との間に設けられる回転電機の固定子。
4. 請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
   前記複数の溶接部の各々には、前記固定子の周方向に延伸する皺が複数形成される回転電機の固定子。
5. 請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
   前記複数の溶接部は、
   前記溶接部の重心位置が内周側に寄って形成される第１溶接列と、
   前記溶接部の重心位置が外周側に寄って形成される第２溶接列とを含む回転電機の固定子。
6. 請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
   前記複数の溶接部は、前記固定子の最外周に設けられる外溶接部と、前記固定子の最内周に設けられる内溶接部と、前記外溶接部と前記内溶接部との間に設けられる中溶接部とを含み、
   前記中溶接部の突出部は前記外溶接部の突出部又は前記内溶接部の突出部より大きい、又は、前記中溶接部には突出部が設けられ、前記外溶接部及び前記内溶接部には突出部が設けられない回転電機の固定子。
7. 回転電機の固定子の製造方法であって、
   固定子鉄心に形成された複数のスロット内に前記固定子の径方向に複数のセグメントコイルを配置する第１工程と、
   前記スロットの外部に露出した前記複数のセグメントコイルのそれぞれの端部を、溶接用電極の移動によって順次溶接して溶接部を形成する第２工程とを含み、
   前記第２工程では、前記複数の溶接部の少なくとも一つには、前記径方向の内周側から外周側又は外周側から内周側に向かって前記セグメントコイルの側面より突出する突出部を形成する製造方法。
8. 請求項７に記載の固定子の製造方法であって、
   前記複数の溶接部を覆うとともに、前記固定子の径方向に前記溶接部を接続する絶縁被覆部を形成する第３工程とを含む固定子の製造方法。
9. 請求項７に記載の製造方法であって、
   前記第２工程は、
   前記溶接用電極を内周側から外周側に移動して、前記複数のセグメントコイルの端部を順に溶融して、隣接するセグメントコイルを接続する第１列溶接工程と、
   前記溶接用電極を外周側から内周側に移動して、前記複数のセグメントコイルの端部を順に溶融して、隣接するセグメントコイルを接続する第２列溶接工程とを含み、
   前記第１列溶接工程で形成される突出部と、前記第２列溶接工程で形成される突出部とは、前記固定子の径方向において逆向きに突出するように形成される製造方法。
10. 請求項７に記載の製造方法であって、
    前記複数の溶接部は、前記固定子の最外周に設けられる外溶接部と、前記固定子の最内周に設けられる内溶接部と、前記外溶接部と前記内溶接部との間に設けられる中溶接部とを含み、
    前記第２工程では、前記中溶接部の突出部は前記外溶接部の突出部又は前記内溶接部の突出部より大きい、又は、前記中溶接部には突出部が設けられ、前記外溶接部及び前記内溶接部には突出部が設けられないように前記突出部を形成する製造方法。
11. 請求項７に記載の製造方法であって、
    前記固定子の径方向に並んだ複数のセグメントコイルの内周側及び外周側の少なくとも一方に、前記セグメントコイルと同様に溶融する治具を配置する工程を、前記第１工程の前に設け、
    前記第１工程では、前記治具の位置から溶接を開始し、及び／又は、前記治具の位置で溶接を終了することを特徴とする製造方法。

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