WO2004062065A1

WO2004062065A1 - 回転電機の固定子およびその固定子巻線の製造方法

Info

Publication number: WO2004062065A1
Application number: PCT/JP2002/013675
Authority: WO
Inventors: Atsushi Oohashi; Takushi Takizawa; Yukiyoshi Ohnishi
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-22
Also published as: JPWO2004062065A1; CN1669201B; KR100636490B1; EP1578002A1; KR20050014919A; US20050258704A1; EP1578002B1; DE60227426D1; US7132775B2; CN1669201A; EP1578002A4

Abstract

本発明は、スロット収納部を断面レーストラック状に形成し、固定子巻線の固定子鉄心への装着時に発生する絶縁被膜の損傷を抑えて、絶縁性を高めることができる回転電機の固定子およびその製造方法を得るものである。その構成は、固定子巻線のスロット収納部を断面レーストラック状に形成し、スロット収納部を断面の長手方向を周方向に向けて径方向に１列に並んでスロット内に収納されている。これにより、スロットの内周側面に面するスロット収納部の短辺が凸状の曲面となるので、スロット収納部をスロット内に挿入する際のスロット収納部の短辺とスロットの内周側面とのこすれに起因する絶縁被膜の損傷発生が抑えられ、絶縁性が向上される。

Description

明細書回転電機の固定子およびその固定子卷線の製造方法技術分野

この発明は、乗用車、トラック、電車等の車両に搭載される回転電機の固定子およびその固定子卷線の製造方法に関し、特に固定子卷線のスロット収納部とス口ット内周側面との接触に起因する絶縁被膜の損傷を低減できる固定子卷線およびその製造方法に関するものである。景技術

図 1 2は例えば特開昭 6 3— 1 9 4 5 4 3号公報に記載された従来の回転電機の固定子構造を説明する断面図、図 1 3乃至図 1 7はそれぞれ従来の回転電機の固定子の製造方法を説明する図である。

この従来の回転電機の固定子 1は、図 1 2に示されるように、固定子鉄心 2と、この固定子鉄心 2に卷装された固定子巻線 4とを備えている。

固定子鉄心 2は、所定形状に打ち抜き成形された磁性鋼板を所定枚数積層して構成され、円筒状のコアバック部 6から径方向内方に延設されたティース部 7が周方向に所定ピッチで配列されて構成されている。そして、スロット 3が隣り合うティース部 7間に画成されている。また、鍔部 5が各ティース部 7の先端部に周方向に突出するように形成されている。この鍔部 5は、磁束を収集する働きを有するとともに、スロット 3の開口の約半分を閉じ、固定子巻線 4の飛び出しを防止する働きをする。

固定子巻線 4は、三相出力が得られるように固定子鉄心 2に卷装されている。そして、各スロット 3内には、後述する円形断面の導体/線 1 1の一部を断面長方形に加圧変形してなるスロット収納部 1 2 aが径方向に 1列に並んで収納されている。

また、各スロット 3内には、耐熱性のインシュレータ 8が装着され、固定子鉄心 2と固定子卷線 4との電気的絶縁を確保している。ついで、固定子巻線 4の形成方法について図 1 3乃至図 1 7を参照しつつ説明する。

まず、図 1 3に示されるように、 1本の断面円形の導体線 1 1を略長方形に 6 回卷回して長方形卷回部 1 2を形成し、この長方形卷回部 1 2から延出する導体線 1 1を 6回巻回して次の長方形卷回部 1 2を形成する。この操作を繰り返し行い、 1本の導体線 1 1から複数個の長方形卷回部 1 2を有する重ね巻き卷線 1 0 を作製する。

次に、重ね卷き卷線 1 0の各長方形巻回部 1 2が、図 1 4に示されるように、加圧成形機 1 3に装着される。この時、 6本のスロット収納部 1 2 a力列に重ね合わされてパネ 1 6で摺動自在に支持されたスライダ 1 4とストツバ 1 5との間に挿入される。そして、スロット収納部 1 2 aがプッシャ 1 7により矢印方向に加圧される。これにより、図 1 5に示されるように、重ね巻き卷線 1 0の各長方形巻回部 1 2のスロット収納部 1 2 aが、断面長方形に変形される。なお、ス口ット収納部 1 2 a間を連結するコイル端部 1 2 bは円形断面となっている。そして、重ね巻き巻線 1 0は、図 1 6に示されるように、そのスロット収納部 1 2 aをインシュレータ 8が装着された各スロット 3に内周側から揷入する。その後、ティース部 7の先端面を、図 1 7に矢印 Fで示される方向に、ローラ等で加圧する。これにより、ティース部 7の先端部に形成されている貫通穴 9が押しつぶされ、貫通穴 9の周方向両側の部位が周方向外側に押し出され、鍔部 5が形成され、図 1 2に示される固定子 1が得られる。この固定子 1では、断面長方形のスロット収納部 1 2 aが断面長手方向を周方向に向けて径方向に 1列に並んで各スロット 3内に 6層に収納されている。

しかしながら、従来の固定子 1の製造方法では、断面円形の 6本のスロット収納部 1 2 aを 1列に重ね、プッシャ 1 7により一括して加圧変形させているので

、断面円形のスロット収納部 1 2 a同士が直接接した状態で扁平に変形されることになり、扁平に変形された各スロット収納部 1 2 aの長辺の平坦度が得にくくなる。その結果、スロット収納部 1 2 aをスロット 3内に収納した際の占積率が小さくなり、出力の低下をもたらしてしまう。また、スロット収納部 1 2 aを加圧変形させる際に、スロット収納部 1 2 aの周方向両側がスライダ 1 4とストツパ 1 5とにより拘束されているので、扁平に変形されたスロット収納部 1 2 aの短辺が平面になり、略断面長方形に変形されてしまう。その結果、扁平に変形されたス口ット収納部 1 2 aの短辺側に角部が形成され、スロット収納部 1 2 aをスロット 3に挿入する際に、スロット収納部 1 2 aの角部がスロット 3の内周側面とこすれ、導体線 1 1の絶縁被膜が損傷し、電気絶縁性が悪化してしまう。発明の開示

本発明は、スロット収納部を断面レーストラック状に形成し、スロット収納部をスロットに揷入する際に発生するスロット収納部の周方向側面とスロットの内周側面とのこすれを抑制し、導体線の絶縁被膜の損傷を抑えて、電気絶縁性を向上させることができる回転電機の固定子を得ることを目的とする。

また、円形断面の各スロット収納部を一対の平板状のプレス板で挟み込んで加圧変形させる断面扁平化工程により、スロット収納部を扁平な長辺を平坦面とし、かつ、短辺を凸状の曲面とする断面レーストラック状に加圧変形させ、スロット収納部をスロットに揷入する際の導体線の絶縁被膜の損傷発生を抑え、電気絶縁性を向上できるとともに、占積率を高めることができる回転電機の固定子卷線の製造方法を得ることを目的とする。

本発明による回転電機の固定子は、固定子卷線は、スロットのそれぞれに収納された複数のス口ット収納部と、所定ス口ット数離れた上記スロットの対に収納されている上記スロット収納部の端部同士を連結するコイルェンド部とを有し、上記スロット収納部が、断面レーストラック状に形成され、断面の長手方向を周方向に向けて径方向に少なくとも 1列に並んで、かつ、互いに密接して収納されているものである。

また、本発明による回転電機の固定子巻線の製造方法は、断面円形のスロット収納部のそれぞれを個別に平板状のプレス板で挟み込み、該スロット収納部の伸長方向を拘束することなく該プレス板により該スロット収納部を加圧して断面レーストラック状に成形する断面扁平化工程を有するものである。図面の簡単な説明図 1はこの発明の実施の形態 1に係る回転電機の固定子を示す斜視図である。図 2はこの発明の実施の形態 1に係る回転電機の固定子における固定子卷線のスロット収納状態を示す要部断面図である。

図 3はこの発明の実施の形態 1に係る回転電機の固定子の製造方法における星形卷線ュニットを製造する工程を説明する工程図である。

図 4はこの発明の実施の形態 1に係る回転電機の固定子の製造方法における星形卷線ュニットのスロット収納部の断面扁平化工程を説明する工程図である。図 5はこの発明の実施の形態 1に係る回転電機の固定子における振り分け巻線ュニットを示す斜視図である。

図 6はこの発明の実施の形態 1に係る回転電機の固定子における振り分け卷線ユニットを示す要部拡大図である。

図 7はこの発明の実施の形態 1に係る回転電機の固定子における振り分け卷線ユニットを固定子鉄心に装着する工程を説明する工程図である。

図 8はこの発明の実施の形態 1に係る回転電機の固定子における振り分け卷線ュニットの固定子鉄心への装着過程を説明する要部断面図である。

図 9はこの発明の実施の形態 1による回転電機の固定子におけるスロット収納部の縦横比と絶縁不良発生率および固定子巻線の温度上昇値との関係を示す図である。

図 1 0はこの発明の実施の形態 2に係る回転電機の固定子における固定子巻線のスロット収納状態を示す要部断面図である。

図 1 1はこの発明の実施の形態 3に係る回転電機の固定子における固定子卷線のスロット収納状態を示す要部断面図である。

図 1 2は従来の回転電機の固定子構造を説明する断面図である。

図 1 3は従来の回転電機の固定子の製造方法における重ね巻き巻線の形成工程を説明する工程図である。

図 1 4は従来の回転電機の固定子の製造方法における重ね巻き卷線のスロット収納部の加圧成形工程を説明する工程図である。

図 1 5は従来の回転電機の固定子の製造方法における重ね卷き巻線のスロット収納部を説明する要部斜視図である。図 1 6は従来の回転電機の固定子の製造方法における重ね巻き卷線のスロット装着状態を説明する要部断面図である。

図 1 7は従来の回転電機の固定子の製造方法におけるティース部の鍔部形成ェ程を説明する要部断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態 1 .

図 1はこの発明の実施の形態 1に係る回転電機の固定子を示す斜視図、図 2はこの発明の実施の形態 1に係る回転電機の固定子における固定子卷線のスロット収納状態を示す要部断面図、図 3はこの発明の実施の形態 1に係る回転電機の固定子の製造方法における星形卷線ユニットを製造する工程を説明する工程図、図 4はこの発明の実施の形態 1に係る回転電機の固定子の製造方法における星形卷線ュ-ットのスロット収納部の断面扁平化工程を説明する工程図、図 5はこの発明の実施の形態 1に係る回転電機の固定子における振り分け巻線ュニットを示す斜視図、図 6はこの発明の実施の形態 1に係る回転電機の固定子における振り分け卷線ュ二ットを示す要部拡大図、図 7はこの発明の実施の形態 1に係る回転電機の固定子における振り分け卷線ュュットを固定子鉄心に装着する工程を説明する工程図、図 8はこの発明の実施の形態 1に係る回転電機の固定子における振り分け巻線ュニットの固定子鉄心への装着過程を説明する要部断面図、図 9はこの発明の実施の形態 1による回転電機の固定子におけるスロット収納部の縦横比と絶縁不良発生率および固定子卷線の温度上昇値との関係を示す図である。

図 1および図 2において、固定子 2 0は、円筒状の固定子鉄心 2 1と、この固定子鉄心 2 1に卷装された固定子卷線 2 2とを備えている。

固定子鉄心 2 1は、所定形状にプレス加工された磁性鋼板を積層一体化して円筒状に作製され、円環状のコアバック部 2 1 a、コアバック部 2 1 aからそれぞれ径方向内方に延出し、かつ、周方向に所定ピッチで配設されたティース部 2 1 b、隣り合うティース部 2 1 bにより画成されたスロット 2 1 cおよびティース部 2 1 bの先端部から周方向両側に延出された鍔部 2 1 dを有している。ここで、 3 6個のスロット 2 1 cが周方向に等角ピッチで固定子鉄心 2 1に形成されている。そこで、この固定子 2 0は、 1 2極の磁極を有する回転子（図示せず）に対して、 1つの 3相交流卷線からなる固定子卷線 2 2が得られる。即ち、スロット 2 1 cは、毎極毎相当たり 1の割合で形成されている。また、各ティース部 2 1 bは、固定子鉄心 2 1の軸心と直交する断面形状が内径側を先細りとする略台形形状に形成され、各スロット 2 1 cの固定子鉄心 2 1の軸心と直交する断面形状が長方形となっている。

固定子卷線 2 2は、卷装されるスロット 2 1 cを 1スロットずつずらして固定子鉄心 2 1に装着された 3相分の振り分け卷線 2 3を備えている。そして、 3相分の振り分け卷線 2 3が交流結線、例えば Y結線されて 3相交流卷線を構成している。

各振り分け卷線 2 3は、絶縁被膜が被覆された銅線材からなる 1本の導体線 3 0を 3スロット毎のスロット 2 1 cに周方向一側（例えば、時計回り）に波状に 5ターン卷回し、引き続いて 3スロット毎のスロット 2 1 cに周方向他側（例えば、反時計回り）に波状に 5ターン卷回して構成されている。そして、導体線 3 0のスロット 2 1 c内に収納されている部位（以下、スロット収納部 3 0 aとする）が断面レーストラック状の断面扁平形状に形成され、 3スロット離れたスロット 2 1 c内に収納されているスロット収納部 3 0 a同士を固定子鉄心 2 1の軸端側で連結している導体線 3 0の部位（以下、コイルェンド部 3 0 bとする）が断面円形に形成されている。また、スロット収納部 3 0 aの断面レーストラック状の長辺長さ L 1が鍔部 2 1 d間（スロット開口）隙間より大きく、スロット 2 1 cの周方向幅に略等しくなつている。そして、コイルエンド部 3 0 bの直径が鍔部 2 1 d間の隙間より小さくなっている。

そして、各スロット 2 1 cには、スロット収納部 3 0 aが断面レーストラック状の長手方向を周方向に向けて、長辺を互いに密接させて径方向に 1列に配列されて収納されている。また、各スロット収納部 3 0 aの縦横比（L 2 Z L 1 ) は一定になっている。また、図示していないが、インシユレータがスロット 2 1 c 内に装着されていてもよい。なお、 L 2はスロット収納部 3 0 aの断面レーストラック状の短辺長さである。各スロット 2 1 c内に収納されている 5本のスロット収納部 3 0 aは、固定子鉄心 2 1の軸端一側で、周方向一側に 3スロット離れたスロット 2 1 cに収納されている 5本のスロット収納部 3 0 aにそれぞれコイルェンド部 3 0 bにより連結され、固定子鉄心 2 1の軸端他側で、周方向他側に 3スロット離れたスロット 2 1 cに収納されている 5本のスロット収納部 3 0 aにそれぞれコイルェンド部 3 0 bにより連結されている。また、各スロット 2 1 c内に収納されている残りの 5本のス口ット収納部 3 0 aは、固定子鉄心 2 1の軸端一側で、周方向他側に 3スロット離れたスロット 2 1 cに収納されている 5本のスロット収納部 3 0 a にそれぞれコイルェンド部 3 0 bにより連結され、固定子鉄心 2 1の軸端他側で、周方向一側に 3スロット離れたスロット 2 1 cに収納されている 5本のスロット収納部 3 0 aにそれぞれコイルエンド部 3 0 b'により連結されている。 · このように、各振り分け卷線 2 3は、各スロット 2 1 cから延出する導体線 3 0が周方向両側に半数ずつ振り分けられている。そして、各振り分け巻線 2 3においては、 5本のコイルエンド部 3 0 bの束が 3スロットピッチで周方向に配列されている。そこで、固定子鉄心 2 1の軸端両側において、 3スロットピッチで周方向に配列されたコイルェンド部 3 0 bの束の層が、周方向に 1スロットピッチずれて、径方向に 3層に配列されて、固定子卷線 2 2のコイルエンド群 2 2 f 、 2 2 rを構成している。

つぎに、固定子 2 0の製造方法について図 3乃至図 8を参照しつつ説明する。まず、図 3に示されるように、円形断面を有する 1本の導体線 3 0をリング状に 5回卷回して第 1巻線ュニット 3 1 Aを作製し、引き続いてリング状に 5回卷回して第 2卷線ユニット 3 1 Bを作製する。ついで、第 1および第 2卷線ュニット 3 1 A、 3 1 Bを折り曲げて、隣り合う直線状のス口ット収納部 3 2 aの端部をコ字状のコイルェンド部 3 2 bにより内周側および外周側で交互に連結する星形パターンが 5段に重なった第 1および第 2星形卷線ュニット 3 2 A、 3 2 Bを作製する。

ここで、第 1星形卷線ュ二ット 3 2 Aのスロット収納部 3 2 aの各束を加圧成形機（図示せず）にセットする。この時、図 4に示されるように、各束のスロット収納部 3 2 aは一対のプッシャ（プレス板） 4 0間に 1列に重ねられ、平板状のプレス板 4 1が各スロット収納部 3 2 a間に介装されている。そして、一対のプッシャ 4 0に所定の加圧力 Fを印加し、断面円形の各スロット収鈉部 3 2 aを断面レーストラック状のスロット収納部 3 2 a ' に成形した後、第 1および第 2 星形巻線ュニット 3 2 A、 3 2 Bを加圧成形機から取り外す。なお、図 4では、一対のプッシャ 4 0のみを示しているが、プッシャ 4 0は 1 2対用意されており、第 1星形巻線ュニット 3 2 Aのス口ット収納部 3 2 aを 1回の断面扁平化工程で断面レーストラック状のスロット収納部 3 2 a，に変形している。ついで、第 2 星形卷線ュ二ット 3 2 Bのスロット収納部 3 2 aの角田場を加圧成形機にセットし、同様にして、第 2星形卷線ユニット 3 2 Bのスロット収納部 3 2 aを 1回の断面扁平化工程で断面レーストラック状のスロット収納部 3 2 a ' に変形する。そして、図 3に示されるように、断面レーストラック状のスロヅト収納部 3 2 a ' を有する第 1および第 2星形卷線ユニット 3 2 A、 3 2 Bを連結している導体線 3 0の部位で折り返し、両星形パターンの山部と谷部とが重なるように、第

1および第 2星形巻線ュニット 3 2 A、 3 2 Bを重ね合わせ、星形卷線ュ二ット

3 3を作製する。

ついで、星形卷線ュニット 3 3を円筒形に成形して振り分け卷線ュニット 3 4 を作製する。この振り分け卷線ュニット 3 4は、導体線 3 0を波卷きに 1 0ターン卷回したものである。そして、図 5および図 6に示されるように、 1 0本のス口ット収納部 3 4 a (断面レーストラック状に成形されたスロット収納部 3 2 a ' に相当）の束が周方向に 3スロットピッチ（3 P ) で配列されている。また、各束の 1 0本のスロット収納部 3 4 aは、断面長手方向を周方向に向けて径方向に 1列に並んでいる。また、スロット収納部 3 4 aの各束の 5本ずつがコイルェンド部 3 4 b (コイルエンド部 3 2 bに相当）により軸方向の両端で交互に連結されている。さらに、スロット収納部 3 4 aの各束の残りの 5本ずつがコイルェンド部 3 4 bにより軸方向の両端で交互に連結されている。なお、 5本ずつのス口ット収納部 3 4 aを連結しているコイルェンド部 3 4 bは軸方向で相対している。

ついで、振り分け巻線ュニット 3 4の軸方向一端側のコイルェンド部 3 4 bを径方向内側に曲げる。そして、図 7に矢印で示されるように、振り分け卷線ュ二ット 3 4を固定子鉄心 2 1に対して軸方向から装着する。この時、図 8に示されるように、径方向内側に曲げられたコイルエンド部 3 4 bのスロット収納部 3 4 a近傍の部位が鍔部 2 1 d間（スロット開口）を軸方向に移動し、スロット収納部 3 4 aの束が各スロット 2 1 c内に引き込まれる。そして、スロット収納部 3 4 aの束が各スロット 2 1 c内に完全に引き込まれた後、径方向内側に曲げられたコイルェンド部 3 4 bを軸方向に延ぴるように戻し、 1つの振り分け卷線ュ二ット 3 4が固定子鉄心 2 1に装着される。

そして、 2つ目の振り分け巻線ュニット 3 4が同様にして固定子鉄心 2 1に装着され、さらに 3つ目の振り分け巻線ュニット 3 4が同様にして固定子鉄心 2 1 に装着され、図 1に示される固定子 2 0が作製される。この時、各振り分け卷線ュニット 3 4はスロット収納部 3 4 aの挿入されるスロット 2 1 cを 1スロットずつずらして固定子鉄心 2 1に装着される。固定子鉄心 2 1に装着された振り分け卷線ユニット 3 4が振り分け卷線 2 3となる。そして、 3相分の振り分け卷線 2 3を交流結線、例えば Y結線して固定子卷線 2 2が構成される。

この実施の形態 1による固定子 2 0においては、スロット収納部 3 0 aが断面レーストラック状に形成されているので、スロット収納部 3 0 aの短辺が凸状の曲面形状となる。そこで、スロット収納部 3 0 aをスロット 2 1 c内に揷入する際に、スロット収納部 3 0 aの短辺の曲面部分がスロット 2 1 cの内周側面に接することになり、スロット収納部 3 0 aとスロット 2 1 cの内周側面とが擦れることに起因する絶縁被膜の損傷の発生が抑制され、絶縁性が向上される。同様に、固定子 2 0を車両用交流発電機等の回転電機に搭載した場合におけるエンジン等の車両の振動によってスロット収納部 3 O aとスロット 2 1 cの内周側面とが擦れることに起因する絶縁被膜の損傷の発生が抑制され、絶縁性が向上される。また、断面レーストラック状のスロット収納部 3 0 aがその長辺を互いに密接するようにスロット 2 1 c内に 1列に配列して収納されているので、スロット収納部 3 0 a間の接触面積が大きくなるとともに、スロット収納部 3 0 aをスロット 2 1 c内に密に収納できる。その結果、固定子卷線 2 2で発生する熱が径方向に隣接するスロット収納部 3 0 aを介して固定子鉄心 2 1に伝達されやすくなり、固定子鉄心 2 1から効果的に放熱され、固定子卷線 2 2の過度の温度上昇が抑制され、高出力化が図られる。また、占積率（スロット収納部 3 0 aがスロット 2 l c内に占める割合）が高められ、高出力化が図られる。

また、長辺の長さをスロット開口より大きい断面レーストラック状のスロット収納部 3 0 aが、長辺の長さ方向を周方向に向けて、かつ、その長辺を互いに密接するようにスロット 2 1 c内に径方向に 1列に配列して収納されているので、スロット収納部 3 0 aのスロット開口からの飛び出しが防止され、スロット収納部 3 0 aの飛び出し防止用のゥエッジの装着を不要とすることができる。

また、この実施の形態 1による固定子の製造方法においては、 1本の導体線 3 0から第 1および第 2星形卷線ユニット 3 2 A、 3 2 Bを作製した後、第 1およぴ第 2星形卷線ュ二ット 3 2 A、 3 2 Bのスロット収納部 3 2 a間に平板状のプレス板 4 1を介装し、両側から一対のプヅシャ 4 0により加圧しているので、…平坦面の長辺を有する断面レーストラック状のスロット収納部 3 2 a ' が得られる。そこで、振り分け卷線 2 3のスロット収納部 3 O aをスロット 2 1 c内に収納した際に、スロット収納部 3 0 aの長辺同士が密接状態となり、占積率を高めることができるとともに、固定子巻線 2 2で発生した熱が固定子鉄心 2 1に速やかに伝達されるようになる。また、スロット収納部 3 2 aを断面レーストラック状に成形する際に、断面レーストラック状の短辺側（伸長方向）が拘束されていないので、スロット収納部 3 2 a ' の短辺が確実に凸状の曲面形状となり、スロット収納部 3 O aをスロット 2 1 cに揷入する際に発生する絶縁被膜の損傷を抑えることができる。

また、第 1および第 2星形巻線ユニット 3 2 A、 3 2 Bのスロット収納部 3 2 aを一括して断面レーストラック状に成形しているので、スロット収納部を断面円形から断面レーストラック状に変形する断面扁平化工程が短縮される。さらには、一定の縦横比（L ₂ / L J を有するスロット収納部 3 2 a ' を簡易に作製することができる。

また、振り分け卷線ュ二ット 3 4の軸方向一側のコィルェンド部 3 4 bを径方向内側に折り曲げ、折り曲げられたコイルェンド部 3 4 bのスロット収納部 3 4 a側を鍔部 2 1 d間に通すように軸方向から振り分け卷線ュ-ット 3 4を固定子鉄心 2 1に装着しているので、スロット開口より大きな長辺長さを有するスロット収納部 3 4 aを簡易にスロット 2 1 c内に挿入することができる。また、大きな曲げ応力が発生しにくい円形断面のコイルエンド部 3 4 bを曲げているので、曲げに起因する絶縁被膜の損傷を抑えることができる。さらに、ティース部 2 1 bの先端に鳄部 2 1 dを予め形成することができるので、固定子卷線を装着した後、ティース部 2 1 bの先端部を内周側から押圧して鍔部を形成する煩雑な鍔部形成工程が不要となり、製造工程が簡素化される。

ここで、スロット収納部の縦横比（Ι^ ₂ / Ι^ ) について図 9を参照しつつ検討する。なお、図 9中、曲線 Aはスロット収納部の縦横比と絶縁不良発生率との関係を表すグラフであり、曲線 Bはス口ット収納部の縦横比と固定子卷線温度上昇値との関係を表すグラフである。

まず、曲線 Aから、縦横比が小さくなるにつれ、絶縁不良の発生率が徐々に增加し、縦横比が 4 5 %より小さくなると、絶縁不良の発生率が急激に増加することがわかる。従って、絶縁不良の発生率を考慮すると、スロット収納部の縦横比を 4 5 %以上とすることが望ましい。

このスロット収納部の縦横比は、断面円形のスロット収納部を断面レーストラック状に変形する際の変形具合を表している。つまり、縦横比が小さくなるほど変形率が大きくなることを意味している。そこで、断面円形のスロット収納部を断面レーストラック状に変形させると、銅線材は断面レーストラック状に塑性変形し、銅線材に被覆されている絶縁被膜は銅線材の変形に追従して延びることになる。そして、銅線材の変形量が大きくなると、絶縁被膜の延びが追従しきれず、亀裂が絶縁被膜に発生し、ついには絶縁被膜の剥離に至り、絶縁不良が発生したものと推考される。

また、曲線 Bから、縦横比が大きくなるにつれ、固定子巻線の温度が徐々に上昇し、縦横比が 7 0 %となると、固定子卷線の温度が約 2 0 0 °Cとなり、縦横比が 7 0 %を超えると、固定子巻線の温度が急激に上昇することがわかる。そして、固定子卷線の温度は 2 0 0 °C以下に抑えることが好ましい。従って、固定子卷線の温度上昇値を考慮すると、スロット収納部の縦横比を 7 0 %以下とすることが望ましい。

このスロット収納部の縦横比は、扁平度合いを表している。そして、縦横比が大きくなるほど、扁平度合いが小さくなる、つまり長辺長さ（L J が短くなることを意味している。そこで、スロット収納部の長辺長さ方向を周方向に向けてスロット内に径方向に並んで収納した場合、径方向に隣接するスロット収納部の長辺の平坦面同士が密接する。そして、固定子卷線に通電した際にスロット収納部で発生した熱の一部は、長辺の平坦面同士の接触部を介して隣接するスロット収納部に伝導され、ついにはスロットの底面に接するスロット収納部から固定子鉄心に伝導され、固定子鉄心から放熱される。そこで、長辺長さが短くなると、隣接するスロット収納部間の接触面積が少なくなる。その結果、スロット収納部から固定子鉄心に伝導されて放熱される熱量が少なくなり、固定子卷線が温度上昇するものと推考される。

このことから、スロット収納部 3 0 aの縦横比は、 4 5 %以上、 7 0 %以下にすることが望ましい。

なお、上記実施の形態 1では、第 1および第 2星形卷線ュ二ット 3 2 A、 3 2 Bを作製した後、スロット収納部を断面円形から断面レーストラック状に加圧変形させるように説明しているが、第 1および第 2星形卷線ユニット 3 2 A、 3 2 Bを重ね合わせて星形卷線ュ二ット 3 3を作製した後、スロット収納部を断面円形から断面レーストラック状に加圧変形させるようにしてもよい。

実施の形態 2 .

図 1 0はこの発明の実施の形態 2に係る回転電機の固定子における固定子卷線のスロット収納状態を示す要部断面図である。

図 1 0において、固定子鉄心 2 1 Aは、ティース部 2 l b ' の固定子鉄心 2 1 Aの軸心に直交する断面が略長方形に形成され、スロット 2 1 c ' の断面が内径側を先細りとする略台形形状となっている。そして、スロット 2 1 c ' に径方向に 1列に並んで収納されているスロット収納部 3 0 aの縦横比（L ₂ / L J は、スロット形状に合わせて内径側に位置するスロット収納部 3 0 aほど大きくなつている。

なお、他の構成は上記実施の形態 1と同様に構成されている。

ここで、この実施の形態 2による固定子の製造方法について説明する。

まず、上記実施の形態 1と同様にして第 1および第 2星形巻線ュニット 3 2 A、 3 2 Bを作製する。そして、第 1星形巻線ユニット 3 2 Aのスロット収納部 3 2 aの各束を加圧成形機にセットする。この時、各束の 1本のスロット収納部 3 2 aがー対のプッシャ 4 0間にそれぞれ配置される。ついで、各対のプッシャ 4 0 に所定の加圧力を印加し、断面円形のスロット収納部 3 2 aを断面レーストラック状のスロット収納部 3 2 a ' に成形する。そして、プッシャ 4 0に印加する加圧力を変えて、この操作を各束の 5本のスロット収納部 3 2 aに対して繰り返し行う。これにより、各束の 5本のスロット収納部 3 2 a ' は、断面レーストラック状の縦横比が漸次小さくなるように変形される。

ついで、第 2星形卷線ュニット 3 2 Bの各束のスロット収納部 3 2 aを同様に加圧成形し、各束の 5本のスロット収納部 3 2 a，の断面レーストラック状の縦横比を漸次小さくなるように変 j する。この時、第 2星形卷線ュ二タト' 3 2 Bのスロット収納部 3 2 a ' の縦横比が第 1星形巻線ュニット 3 2 Aのス口ット収納部 3 2 a ' の縦横比より小さくなるようにプッシャ 4 0への加圧力を調整している。なお、プッシャ 4 0は 1 2対用意されており、スロット 2 1 c ' 内の径方向の同位置に収納される 1 2本のスロット収納部 3 2 a力 S 1回の断面扁平化工程で所定の縦横比を有する断面レーストラック状のスロット収納部 3 2 a ' に変形される。

そして、断面レーストラック状のスロット収納部 3 2 a，を有する第 1および第 2星形巻線ュニット 3 2 A、 3 2 Bを連結している導体線 3 0の部位で折り返し、両星形パターンの山部と谷部とが重なるように、第 1および第 2星形卷線ュニット 3 2 A、 3 2 Bを重ね合わせ、星形卷線ュニット 3 3を作製する。以降、上記実施の形態 1と同様にして、星形卷線ュ二ット 3 3を固定子鉄心 2 1 Aに装着して固定子を作製する。

これにより、 1 0本のスロット収納部 3 0 aが扁平な断面の長辺の長さ方向を周方向に向けて径方向に 1列に並んで、かつ、互いに密接して各スロット 2 1 c ' 内に収納された固定子が得られる。そして、 1列に並んだ 1 0本のスロット収納部 3 0 aの縦横比は、スロット 2 1 c，の略台形形状に合わせて、径方向内方に漸次大きくなるように形成されている。

従って、この実施の形態 2によれば、径方向に 1列に並んだスロット収納部 3 0 aの縦横比が、スロット 2 1 c ' の略台形形状に合わせて、径方向内方に漸次大きくなるように形成されているので、略台形形状のスロット 2 1 c ' に対してスロット収納部 3 0 aを高占積率に収納することができ、高出力化が図れる。また、スロット収納部 3 0 aがスロット 2 1 c，内で移動しにくくなり、ェンジン等の車両の振動によってスロット収納部 3 O aとスロット 2 1 c ' の内周側面とが擦れることに起因する絶縁被膜の損傷の発生が抑制され、絶縁性が向上される。

さらに、第 1および第 2星形卷線ユニット 3 2 A、 3 2 Bの各束のスロット収納部 3 2 aを 1本ずつ一対のプッシャ 4 0で加圧変形させているので、プッシャ 4 0の加圧力を変えることにより断面レーストラック状の縦横比を任意に調整することができる。これにより、スロット収納部 3 0 aの縦横比をス口ット形状に合うように形成することができる。

なお、上記実施の形態 2では、第 1および第 2星形卷線ュ二ット 3 2 A、 3 2 Bを作製した後、スロット収納部を断面円形から断面レーストラック状に加圧変形させるように説明しているが、第 1および第 2星形巻線ユニット 3 2 A、 3 2 Bを重ね合わせて星形巻線ュニット 3 3を作製した後、スロット収納部を断面円形から断面レーストラック状に加圧変形させるようにしてもよレ、。

実施の形態 3 .

図 1 1において、ワニス 2 5がスロット収納部 3 0 aを収納したスロット 2 1 c内に含浸されている。

この実施の形態 3によれば、ワニス 2 5がスロット 2 1 c内に含浸されているので、ワニス 2 5がスロット収納部 3 O aとスロット 2 1 cとの隙間に浸透している。そこで、スロット 2 1 c内でのスロット収納部 3 0 aの移動が阻止され、エンジン等の車両の振動によってスロット収納部 3 O aとスロット 2 1 cの内周側面とが擦れることに起因する絶縁被膜の損傷の発生がなく、絶縁性が著しく向上される。なお、上記各実施の形態では、振り分け巻線で構成された固定子卷線を用いるものとして説明しているが、この発明は、集中巻き巻線で構成された固定子卷線に適用してもよい。ここで、振り分け卷線とは、各スロットから延出する導体線が周方向両側に半数ずつに分けられて、周方向両側に所定スロット数離れた 2つのスロットに入るように構成されたもので、集中卷き卷線とは、各スロットから延出する導体線の全数が周方向一側に所定ス口ット数離れた 1つのスロットに入るように構成されたものである。

また、上記各実施の形態では、スロットが毎極毎相当たり 1の割合で形成されている固定子鉄心を用いるものとしているが、スロットが毎極毎相当たり 2の割合で形成されている固定子鉄心を用いてもよい。

' また、上記各実施の形態では、 1本の導体線から作製された星形巻線ユニットを用いて固定子卷線を構成するものとして説明しているが、この発明は U字状のセグメント導体を用いて構成される固定子卷線に適用してもよいし、連続導体線を所定スロット数毎のスロットに内層と外層とを交互に採るように卷装して構成される固定子巻線に適用してもよい。

また、上記各実施の形態では、スロット収納部がスロット内に径方向に 1列に配列されて収納されているものとしているが、スロット収納部はスロット内に例えば 2列となつて径方向に配列されて収納されてもよい。産業上の利用可能性

以上のように、本発明に係る固定子およびその固定子巻線の製造方法は、固定子卷線のスロット収納部が断面レーストラック状に形成されているので、固定子巻線の固定子鉄心への装着時のスロット収納部とスロット内周側面との擦れに起因する絶縁被膜の損傷の発生が抑えられ、固定子卷線の絶縁性が高められ、自動車等の車両に搭載される車両用交流発電機等の回転電機の固定子おょぴその固定子卷線の製造方法として有用である。

Claims

請求の範囲

1 . スロットが内径側に開口するようにして周方向に配列してなる円筒状の固定子鉄心と、上記固定子鉄心に装着された固定子卷線とを備えた回転電機の固定子であって、

上記固定子卷線は、上記スロットのそれぞれに収納された複数のスロット収納部と、所定スロット数離れた上記スロットの対に収納されている上記スロット収納部の端部同士を連結するコイルェンド部とを有し、

上記スロット収納部は、断面レーストラック状に形成され、断面の長手方向を周方向に向けて径方向に少なくとも 1列に並んで、かつ、互いに密接して収納されていることを特徴とする回転電機の固定子。

2 . 上記スロット収納部は、断面レーストラック状の長辺長さを Lい短辺長さを L ₂としたときに、 4 5 % ^縦横比 7 0 %を満足するように形成されていることを特徴とする請求項 1記載の回転電機の固定子。

3 . 上記スロット収納部は、上記スロット内に径方向に 1列に並んで収納されていることを特徴とする請求項 1記載の回転電機の固定子。

4 . 上記スロット収納部は、断面レーストラック状の長辺長さを Lい短辺長さを L ₂としたときに、 4 5 % ^縦横比（し₂ノ1^ ) ≤ 7 0 %を満足するように形成されていることを特徴とする請求項 3記載の回転電機の固定子。

5 . 上記スロットは、内径側を先細りとする略台形形状に形成され、上記スロット内に径方向に並んで収納されている上記スロット収納部の断面の縦横比が、上記スロットの略台形形状に合わせて、径方向内方に漸次大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項 1記載の回転電機の固定子。

6. 上記スロット収納部は、断面レーストラック状の長辺長さを Lい短辺長さを L₂としたときに、 45%≤縦横比（Ls/l^) ≤ 70%を満足するように形成されていることを特徴とする請求項 5記載の回転電機の固定子。

7. ワニスが上記スロット内に含浸されていることを特徴とする請求項 1記载の回転電機の固定子。

8. 断面円形のス口ット収納部のそれぞれを個別に平板状のプレス板で挟み込み、該スロット収納部の伸長方向を拘束することなく該プレス板により該スロット収納部を加圧して断面レーストラック状に成形する断面扁平化工程を有することを特徴とする回転電機の固定子卷線の製造方法。

9. 断面レーストラック状の長辺長さを Lい短辺長さを L₂としたときに、 45%≤縦横比（I^/LJ 70%を満足するよう上記スロット収納部を断面レーストラック状に成形することを特徴とする請求項 8記載の回転電機の固定子巻線の製造方法。

10. 上記断面扁平化工程に先立って、断面円形の導体線をリング状に所定回に卷回して巻線ユニットを作製する工程と、上記卷線ユニットを整形して、隣り合う直線状のスロット収納部の端部をコ字状のコィルェンド部により内周側および外周側で交互に連結する星形パターンが多段に重なった星形卷線ュニットを作製する工程とを有し、

上記断面扁平化工程において、上記星形卷線ュ-ットの多段に重なった上記ス口ット収納部を 1段ずつ断面レーストラック状に成形するようにしたことを特徴とする請求項 8記載の回転電機の固定子巻線の製造方法。

1 1. 断面レーストラック状の長辺長さを L 、短辺長さを L₂としたときに、 45%^縦横比（L₂/L ) ≤ 70%を満足するよう上記スロット収納部を断面レーストラック状に成形することを特徴とする請求項 10記載の回転電機の固定子卷線の製造方法。

1 2 . 上記断面扁平化工程に先立って、断面円形の導体線をリング状に所定回に卷回して卷線ユニットを作製する工程と、上記卷線ユニットを整形して、瞵り合う直線状のスロット収納部の端部をコ字状のコイルエンド部により内周側および外周側で交互に連結する星形パターンが多段に重なった星形卷線ュ二ットを作製する工程とを有し、

上記断面扁平化工程において、上記星形卷線ュニットの多段に重なった上記ス口ット収納部の各段間に上記プレス板を介装させ、かつ、上記スロット収納部の積層方向の両側に上記プレス板を配置し、多段に重なった上記スロット収納部を一括して断面レーストラック状に成形するようにしたことを特徴とする請求項 8 記載の回転電機の固定子巻線の製造方法。

1 3 . 断面レーストラック状の長辺長さを Lい短辺長さを L ₂としたときに、 4 5 %≤縦横比（L ₂ Z L J 7 0 %を満足するよう上記スロット収納部を断面レーストラック状に成形することを特徴とする請求項 1 2記載の回転電機の固定子巻線の製造方法。