WO2021100457A1 - 回転電機の固定子の製造方法、回転電機の固定子、及び回転電機 - Google Patents

回転電機の固定子の製造方法、回転電機の固定子、及び回転電機 Download PDF

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stator
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coil
electric machine
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中山　健一
鳥羽　明
博光 岡本
輝明 樋口
智 荊
恵 山村
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日立Astemo株式会社
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    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots

Definitions

  • the present invention relates to a stator of a rotary electric machine and a method for manufacturing the same.
  • the rotating electric machine generates a rotating magnetic field by supplying AC power to the stator coil, and the rotor can be rotated by this rotating magnetic field. It is also possible to convert the mechanical energy applied to the rotor into electrical energy and output AC power from the coil. In this way, the rotary electric machine operates as a motor or a generator. Since the number of welding points increases due to the high turn of the flat wire of the stator in the rotary electric machine, productivity is an issue in the conventional TIG welding. Therefore, there is a demand for manufacturing a stator using laser welding.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-109948
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-109948
  • the joint structure of the flat wire is described in which the end face of the flat wire is spot-irradiated with a laser beam from above and the flat wire is heated and welded in a state where the peeled coating surfaces are butted so as to face each other. Has been done.
  • the insulator for example, enamel
  • the insulator burns out, copper is exposed, the insulation of the coil deteriorates, and the rotating electric machine There was a problem that the reliability of the laser was lowered.
  • a typical example of the invention disclosed in the present application is as follows. That is, in the method for manufacturing a stator used in a rotary electric machine, a first step of arranging the first segment coil and the second segment coil facing each other and a bridge portion in contact with the second segment coil. It is characterized by including a second step of processing the first segment coil so as to generate the above, and a third step of joining the bridge portion and the second segment coil by laser welding.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the whole structure of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the stator of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention. It is a perspective view of a stator core. It is a perspective view of the coil end after welding. It is a figure which shows the flat wire before processing to a segment coil. It is a figure which shows the flat line after removing an enamel film. It is a figure which shows the flat line after cutting. It is a figure which shows the segment coil after shaping. It is a perspective view of the segment coil arranged in a slot. It is a perspective view of the segment coil after forming a bridge part. It is a figure which shows the formation of the bridge part. It is a figure which shows the welding of a segment coil. It is a perspective view of the segment coil after welding. It is a perspective view of the coil end after TIG welding.
  • the rotary electric machine according to the present embodiment is a rotary electric machine suitable for use in running an automobile.
  • the so-called electric vehicles that use a rotary electric machine include a hybrid type electric vehicle (HEV) that has both an engine and a rotary electric machine, and a pure electric vehicle (EV) that runs only on the rotary electric machine without using an engine.
  • HEV hybrid type electric vehicle
  • EV pure electric vehicle
  • the rotary electric machine described below can be used for both types of automobiles.
  • FIG. 1 is a schematic view showing the overall configuration of the rotary electric machine 100 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows the inside of the rotary electric machine 100 with a part of the rotary electric machine 100 as a cross section.
  • the rotary electric machine 100 is arranged inside the case 10, a housing 112, a stator 130 having a stator core 132 fixed to the housing 112, and a rotor 150 rotatably arranged in the stator 130. And have.
  • the case 10 may be integrally formed with an engine case or a transmission case.
  • This rotary electric machine 100 is a three-phase synchronous motor with a built-in permanent magnet.
  • a three-phase synchronous motor will be described as an example of the rotary electric machine 100, but the present invention can also be applied to an induction motor.
  • the rotary electric machine 100 of this embodiment operates as an electric machine for rotating the rotor 150 by supplying a three-phase AC current to the stator coil 138 wound around the stator core 132. Further, when the rotary electric machine 100 is driven by an engine, it operates as a generator and outputs three-phase alternating current generated power. That is, the rotary electric machine 100 has both a function as an electric motor that generates rotational torque based on electric energy and a function as a generator that generates electric power based on mechanical energy, and is described above depending on the traveling state of the automobile. Functions can be used selectively.
  • the stator 130 is fixed to the housing 112.
  • the stator 130 is fixed and held in the case 10 by fastening the flange 115 provided on the housing 112 to the case 10 by the bolt 12.
  • the rotor 150 fixed to the rotating shaft 118 is supported by bearings 14A and 14B of the case 10, and is rotatably held inside the stator core 132.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the stator 130 attached to the housing 112
  • FIG. 3 is a perspective view of the stator core 132.
  • the housing 112 is formed in a cylindrical shape by drawing a steel plate (high-strength steel plate or the like) having a thickness of about 2 to 5 mm.
  • a flange 115 is provided at one end of the housing 112 in the axial direction, and is bolted to the case 10 as described above (see FIG. 1).
  • the flange 115 is integrally formed with the housing 112 by drawing.
  • the stator 130 may be directly fixed to the case 10 without providing the housing 112.
  • the stator 130 is fixed to the inner peripheral side of the housing 112 and has a cylindrical stator core 132 and a stator coil 138 mounted on the stator core 132.
  • the stator core 132 is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets 133 formed by punching or etching, for example, having a thickness of about 0.05 to 1.0 mm.
  • the laminated electromagnetic steel sheets 133 are connected and fixed by welding, and deformation of the electrical steel sheets 133 due to the tightening force when press-fitted into the housing 112 is suppressed.
  • the stator core 132 is formed with a plurality of slots 420 extending in the axial direction at equal intervals in the circumferential direction.
  • the number of slots 420 is, for example, 72 in this embodiment.
  • the stator coil 138 is housed in the slot 420 as shown in FIG.
  • the slot 420 is an open slot, and an opening is formed on the inner peripheral side of the stator core 132.
  • the width of the opening in the circumferential direction may be substantially equal to or slightly smaller than the coil mounting portion of each slot 420 in which the stator coil 138 is mounted.
  • Insulating paper (so-called slot liner) 300 is arranged in each slot 420.
  • the insulating paper 300 is, for example, an insulating sheet of heat-resistant polyamide paper, and has a thickness of about 0.1 to 0.5 mm.
  • the insulating paper 300 is arranged in the slots 420 and the coil ends 140a and 140b. By disposing the insulating paper 300 in the slot 420, the insulating paper 300 is disposed between the coils inserted in the slot 420 and between the coil and the inner surface of the slot 420, and is disposed between the coils and the inner surface of the coil and the slot 420. The insulation withstand voltage between the two is improved.
  • the stator coil 138 is formed by connecting a plurality of U-shaped segment coils 28 (see FIGS. 4 and 5D) to each other.
  • the segment coil 28 is arranged so that one end is adjacent to the other segment coil 28 so that its end is exposed from slot 420 (ie, stator 130) and the other end is yet another segment. It is arranged adjacent to the coil 28.
  • the segment coils 28 having adjacent ends form a stator coil 138 wound around the stator core 132 by connecting the adjacent ends to each other.
  • the insulating paper 300 arranged at the coil ends 140a and 140b is arranged in an annular shape between the coils for interphase insulation and interconductor insulation at the coil ends 140a and 140b.
  • the enamel coating 281 for insulating the coil may be damaged or deteriorated. Even so, the required dielectric strength can be maintained.
  • Teeth 430 are formed between the slots 420, and each tooth 430 is integrally molded with the annular core back 440.
  • the stator core 132 is an integrated core in which each tooth 430 and a core back 440 are integrally formed.
  • the teeth 430 guides the rotating magnetic field generated by the stator coil 138 to the rotor 150 and generates a rotational torque in the rotor 150.
  • the rotor 150 has a rotor core 152 and a permanent magnet 154 held in a magnet insertion hole formed in the rotor core 152.
  • rectangular parallelepiped magnet insertion holes are formed at equal intervals in the circumferential direction in the vicinity of the outer peripheral portion.
  • Permanent magnets 154 are embedded in each magnet insertion hole and fixed with an adhesive or the like.
  • the circumferential width of the magnet insertion hole is formed to be larger than the circumferential width of the permanent magnet 154, and magnetic voids 156 are formed on both sides of the permanent magnet 154.
  • the magnetic void 156 may be embedded with an adhesive, or may be integrally solidified with the permanent magnet 154 with a resin.
  • the permanent magnet 154 forms the field pole of the rotor 150.
  • one permanent magnet 154 forms one magnetic pole, but one magnetic pole may be formed by a plurality of permanent magnets.
  • the magnetic flux density of each magnetic pole generated by the permanent magnets increases, and the magnet torque can be increased.
  • the permanent magnet 154 neodymium-based or sumarium-based sintered magnets, ferrite magnets, neodymium-based bonded magnets, and the like can be used, but the residual magnetic flux density of the permanent magnet 154 is about 0.4 to 1.3 T. Desirably, neodymium magnets are more suitable.
  • Auxiliary magnetic poles may be formed between the permanent magnets 154.
  • FIG. 4 is a perspective view of the coil end 140b after welding.
  • each slot 420 eight segment coils 28 are arranged in each slot 420, and as shown in FIG. 4, the ends of two adjacent segment coils 28 are welded and connected to form a coil end 140b. It is configured. For example, by arc welding such as laser welding or TIG (Tungsten Inert Gas) welding or plasma welding, the base metal of the copper wire constituting the segment coil 28 is melted to form a welded portion 30, and the end portion of the segment coil 28 is formed. To connect.
  • arc welding such as laser welding or TIG (Tungsten Inert Gas) welding or plasma welding
  • 5A to 5D are diagrams showing the processing of the segment coil 28.
  • the segment coil 28 is processed from a long flat wire as shown in FIG. 5A.
  • the flat wire is thinly cut on the surface so as to remove the enamel coating 281 on the surface at the position at the end of the segment coil 28 (see FIG. 5B).
  • the enamel coating 281 may be removed by laser light or cutting the surface.
  • the enamel removing portion 282 is provided on another surface of the flat wire (see FIG. 5D), so that the enamel coating 281 is removed on the other surface of the flat wire (see FIG. 5C). ..
  • the flat wire is cut to a predetermined length at the position of the enamel removing portion 282.
  • the segment coil 28 after being cut to a desired length has enamel removing portions 282 at both ends, and the enamel removing portions 282 are provided on opposite surfaces (see FIG. 5C).
  • the flat wire is shaped into a U-shaped segment coil 28 and inserted into the slot 420 of the stator core 132.
  • 6A to 6E are views showing welding of the end portion of the segment coil 28.
  • the segment coil 28 inserted into the slot 420 of the stator core 132 is arranged so that the enamel removing portion 282 faces each other (first step).
  • the enamel removing portion 282 is formed on the facing surfaces where the segment coils 28 face each other, and the enamel coating 281 remains on the surfaces other than the facing surfaces.
  • the end face of the segment coil 28 is cut in a predetermined direction (from the right side to the left side in FIG. 6B), and a bridge portion 283 is formed in the gap 29 between the segment coils 28 (second step).
  • the bridge portion 283 is formed so as to extend to a position where the tip thereof contacts the opposing segment coil 28. It is preferable that an R portion having a radius of about 0.5 mm is formed on the opposite side of the bridge portion 283 of the segment coil 28 in which the bridge portion 283 is formed.
  • the upper blade is moved in the direction of the arrow to cut the end portion of the segment coil 28. ..
  • the bridge portion 283 and the R portion 284 are formed at the end of the segment coil 28 on the upper blade side.
  • the clearance between the upper blade and the lower blade is preferably 0.04 to 0.08 mm. Further, it is preferable to provide a slight chamfer (for example, about 0.5 mm) or a curved surface at the tip of the upper blade so that a bridge portion 283 having an appropriate size can be formed.
  • the bridge portion 283 and the R portion 284 may be formed by using a die (for example, a push die). In this case, the bridge portion 283 and the R portion 284 may be formed before the segment coil 28 is inserted into the slot 420. For example, the bridge portion 283 and the R portion 284 may be formed when the flat wire is cut or processed into a U shape.
  • the bridge portion 283 may be formed on one segment coil 28 or may be formed on both segment coils 28.
  • the segment coils 28 are arranged so that the bridge portions 283 face each other.
  • the bridge portion 283 is irradiated with a laser beam to melt the copper and form the welded portion 30 (third step). Since the gap 29 between the segment coils 28 is not visible from the upper part due to the bridge portion 283 and the bridge portion 283 shields the laser light emitted from above, the laser light does not enter the gap 29 between the segment coils 28 and the laser is used. The light does not hit the enamel coating 281 and damage to the enamel coating 281 during welding can be reduced.
  • the molten copper enters the gap 29 and the welded portion 30 is formed. Molten copper flows into the gap 29 between the segment coils 28 to electrically and mechanically connect the segment coils 28 to each other.
  • segment coil 28 is connected by laser welding, but as shown in FIG. 7, the segment coil 28 may be connected by TIG welding.
  • the first step of arranging the first segment coil 28 and the second segment coil 28 facing each other and the bridge in contact with the second segment coil 28 since the segment coil 28 includes a second step of processing the first segment coil 28 so as to generate the portion 283 and a third step of joining the bridge portion 283 and the second segment coil 28 by laser welding, the segment coil 28 is provided. Since the enamel coating 281 is removed from the surface of the welded portion 30 facing the other segment coil 28 and the enamel coating 281 on the other surface remains, the connection can be made while leaving the enamel coating 281 other than the connecting surface. Insulation is improved.
  • the powder coating is more easily adhered to the enamel coating 281 than copper, the insulating property is improved by the enamel coating 281 and the powder coating. Further, according to laser welding, the height of the coil end can be reduced because the welded portion 30 does not rise.
  • the damage of the enamel coating 281 can be reduced and only the copper required for joining can be melted.
  • the segment coil 28 has a covering portion covered with an insulating coating and an exposed portion not covered with the insulating coating, and the segment coils 28 face each other with a gap 29 of a portion facing the exposed portions. Since it is arranged, the distance between the segment coil 28 and the housing 112 can be reduced because the parts other than the joint surface are covered with the enamel coating 281.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications and equivalent configurations within the scope of the attached claims.
  • the above-described examples have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to those having all the described configurations.
  • a part of the configuration of one embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment.
  • the configuration of another embodiment may be added to the configuration of one embodiment.
  • other configurations may be added / deleted / replaced with respect to a part of the configurations of each embodiment.

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Abstract

回転電機の信頼性を向上する。　回転電機に用いられる固定子の製造方法であって、第１のセグメントコイルと第２のセグメントコイルとを対向させて配置する第１工程と、前記第２のセグメントコイルに接触するブリッジ部を生じるように前記第１のセグメントコイルを加工する第２工程と、前記ブリッジ部と前記第２のセグメントコイルとをレーザ溶接によって接合する第３工程とを備える。

Description

回転電機の固定子の製造方法、回転電機の固定子、及び回転電機
　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。回転電機における固定子の平角線の高ターン化しており溶接点数が増えるため、従来のＴＩＧ溶接では生産性が課題となっている。
　そこで、レーザ溶接を用いた固定子の製造が求められている。
　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２０１３－１０９９４８号）には、絶縁被膜が施された断面矩形状の平角線の端部同士が溶接された接合体の接合構造であって、端部の一面のみ絶縁被膜が剥離された被膜剥離面が対向するように突き合わせられた状態で、平角線の端面に上方からレーザ光がスポット的に照射され、平角線が加熱されて溶接される平角線の接合構造が記載されている。
特開２０１３－１０９９４８号公報
　固定子の製造にレーザ溶接を用いると、巻線の表面を覆う絶縁物（例えばエナメル）にレーザ光が照射され、絶縁物が焼損し銅が露出し、コイルの絶縁が低下して、回転電機の信頼性が低下するという課題があった。
　本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、回転電機に用いられる固定子の製造方法であって、第１のセグメントコイルと第２のセグメントコイルとを対向させて配置する第１工程と、前記第２のセグメントコイルに接触するブリッジ部を生じるように前記第１のセグメントコイルを加工する第２工程と、前記ブリッジ部と前記第２のセグメントコイルとをレーザ溶接によって接合する第３工程とを備えることを特徴とする。
　本発明によれば、非接続面のエナメル被覆を残して溶接するので、絶縁性が確保され、回転電機の信頼性を向上できる。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。 セグメントコイルへ加工前の平角線を示す図である。 エナメル被膜を除去後の平角線を示す図である。 切断後の平角線を示す図である。 整形後のセグメントコイルを示す図である。 スロットに配置されたセグメントコイルの斜視図である。 ブリッジ部を形成後のセグメントコイルの斜視図である。 ブリッジ部の形成を示す図である。 セグメントコイルの溶接を示す図である。 溶接後のセグメントコイルの斜視図である。 ＴＩＧ溶接後のコイルエンドの斜視図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
　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タイプの自動車に利用できる。
　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と一体に構成されてもよい。
　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５Ｄ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、その隣接する端部が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を形成する。
　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、コイルの絶縁のためのエナメル被膜２８１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は、コイルエンド１４０ｂの溶接後の斜視図である。
　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、レーザ溶接やＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接などのアーク溶接やプラズマ溶接などによって、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。
　図５Ａから図５Ｄは、セグメントコイル２８の加工を示す図である。
　セグメントコイル２８は、図５Ａに示すような長尺の平角線から加工される。
　そして、平角線はセグメントコイル２８の端部となる位置において表面のエナメル被膜２８１を除去するように表面を薄く切断される（図５Ｂ参照）。レーザ光や表面の切削によって、エナメル被膜２８１を除去してもよい。セグメントコイル２８に加工されたときに、エナメル除去部２８２は平角線の別の面に設けられるので（図５Ｄ参照）、平角線の別の面でエナメル被膜２８１が除去される（図５Ｃ参照）。
　その後、平角線は、エナメル除去部２８２の位置で所定の長さに切断される。所望の長さに切断後のセグメントコイル２８は両端にエナメル除去部２８２を有し、該エナメル除去部２８２は反対側の面に設けられている（図５Ｃ参照）。
　その後、図５Ｄに示すように、平角線はＵ字形のセグメントコイル２８に整形され、固定子鉄心１３２のスロット４２０に挿入される。
　図６Ａから図６Ｅは、セグメントコイル２８の端部の溶接加工を示す図である。
　固定子鉄心１３２のスロット４２０に挿入されたセグメントコイル２８は、図６Ａに示すように、エナメル除去部２８２が対向するように配置される（第１工程）。この状態で、セグメントコイル２８同士が向き合う対向面にはエナメル除去部２８２が形成されており、対向面以外の面にはエナメル被膜２８１が残存している。対向するセグメントコイル２８の間には、エナメル被覆（又はエナメル被膜２８１と共に銅の母材）を除去した分だけ隙間２９が空いている。
　その後、セグメントコイル２８の端面は所定の方向（図６Ｂにおいて右側から左側）に切断されセグメントコイル２８間の隙間２９にブリッジ部２８３が形成される（第２工程）。ブリッジ部２８３は、その先端が対向するセグメントコイル２８に接触する位置まで延伸するように形成される。ブリッジ部２８３が形成されるセグメントコイル２８の、ブリッジ部２８３の反対側には半径が０．５ｍｍ程度のＲ部が形成されるとよい。
　ブリッジ部２８３の加工は、例えば図６Ｃに示すように、セグメントコイル２８の先端を下刃と上刃で挟んだ後、上刃を矢印方向に移動して、セグメントコイル２８の端部を切断する。このとき、上刃側のセグメントコイル２８の端部にブリッジ部２８３及びＲ部２８４が形成される。上刃と下刃のクリアランスは０．０４～０．０８ｍｍとするとよい。
また、上刃の先端に微少な（例えば０．５ｍｍ程度の）面取りや曲面を設けて、適切な大きさのブリッジ部２８３を形成できるようにするとよい。なお、金型（例えば押し型）を用いてブリッジ部２８３及びＲ部２８４を形成してもよい。この場合、セグメントコイル２８をスロット４２０に挿入する前にブリッジ部２８３及びＲ部２８４を形成するとよい。例えば、平角線の切断やＵ字形への加工時にブリッジ部２８３及びＲ部２８４を形成してもよい。
　ブリッジ部２８３は、図６Ｂに示すように、一方のセグメントコイル２８に形成されてもよいし、両方のセグメントコイル２８に形成されてもよい。この場合、ブリッジ部２８３が対向するようにセグメントコイル２８が配置される。
　ブリッジ部２８３が形成された後、図６Ｄに示すように、ブリッジ部２８３にレーザ光を照射して、銅を溶融し溶接部３０を形成する（第３工程）。ブリッジ部２８３によってセグメントコイル２８の間の隙間２９が上部から見えなくなり、上方から照射されるレーザ光をブリッジ部２８３が遮蔽するので、レーザ光がセグメントコイル２８の間の隙間２９に入り込まず、レーザ光がエナメル被膜２８１に当たらず、溶接時のエナメル被膜２８１のダメージを低減できる。
　そして、図６Ｅに示すように、溶融した銅が隙間２９に入り込み、溶接部３０が形成される。セグメントコイル２８間の隙間２９には溶融した銅が流入しセグメントコイル２８同士を電気的かつ機械的に接続する。
　以上の説明では、セグメントコイル２８をレーザ溶接で接続したが、図７に示すように、ＴＩＧ溶接でセグメントコイル２８を接続してもよい。
　以上に説明したように、本発明の実施例によると、第１のセグメントコイル２８と第２のセグメントコイル２８とを対向させて配置する第１工程と、第２のセグメントコイル２８に接触するブリッジ部２８３を生じるように第１のセグメントコイル２８を加工する第２工程と、ブリッジ部２８３と第２のセグメントコイル２８とをレーザ溶接によって接合する第３工程とを備えるので、セグメントコイル２８は、溶接部３０において他のセグメントコイル２８と対向する面でエナメル被膜２８１が除去されており、他の面のエナメル被膜２８１が残っているので、接続面以外のエナメル被膜２８１を残したまま接続でき、絶縁性が向上する。また、エナメル被膜２８１は銅より粉体コーティングが付着しやすいため、エナメル被膜２８１と粉体コーティングによって絶縁性が向上する。また、レーザ溶接によると溶接部３０が盛り上がらないので、コイルエンドの高さを小さくできる。
　また、第３工程では、ブリッジ部２８３にレーザ光を照射して、セグメントコイル２８同士を接合するので、エナメル被膜２８１のダメージ軽減し、接合に必要な銅のみを溶かすことができる。
　また、セグメントコイル２８は、絶縁被膜で覆われた被覆部と、絶縁被膜で覆われていない露出部とを有し、露出部が対向する部位の隙間２９を挟んでセグメントコイル２８が対向して配置されるので、接合面以外はエナメル被膜２８１で覆われていることから、セグメントコイル２８とハウジング１１２との距離を小さくできる。
　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：溶接部
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
２８１：エナメル被膜
２８２：エナメル除去部
２８３：ブリッジ部
２８４：Ｒ部
３００：絶縁紙
４２０：スロット

Claims (9)

  1. 　回転電機に用いられる固定子の製造方法であって、
    　第１のセグメントコイルと第２のセグメントコイルとを対向させて配置する第１工程と、
    　前記第２のセグメントコイルに接触するブリッジ部を生じるように前記第１のセグメントコイルを加工する第２工程と、
    　前記ブリッジ部と前記第２のセグメントコイルとをレーザ溶接によって接合する第３工程とを備える固定子の製造方法。
  2. 　回転電機に用いられる固定子の製造方法であって、
    　第２のセグメントコイルに接触するブリッジ部を生じるように第１のセグメントコイルを加工する第１工程と、
    　前記第１のセグメントコイルと前記第２のセグメントコイルとを対向させて配置する第２工程と、
    　前記ブリッジ部と前記第２のセグメントコイルとをレーザ溶接によって接合する第３工程とを備える固定子の製造方法。
  3. 　請求項１又は２に記載の固定子の製造方法であって、
    　前記第３工程では、前記ブリッジ部にレーザ光を照射して、前記第１のセグメントコイルと前記第２のセグメントコイルとを接合する固定子の製造方法。
  4. 　請求項１又は２に記載の固定子の製造方法であって、
    　前記第１のセグメントコイルと前記第２のセグメントコイルとの各々は、絶縁被膜で覆われた被覆部と、絶縁被膜で覆われていない露出部とを有し、
    　前記第１のセグメントコイルと前記第２のセグメントコイルとは、前記露出部が対向する部位の隙間を挟んで対向して配置される固定子の製造方法。
  5. 　スロットが形成されるコア部と、
    　前記スロットに配置され、絶縁被膜によって覆われるセグメントコイルとを備える回転電機の固定子であって、
    　前記セグメントコイルは、一対の前記セグメントコイルの一方又は双方の端部から突出して、他方のセグメントコイルに接触するブリッジ部を有し、
    　前記一対のセグメントコイルは、前記ブリッジ部の溶接によって接合され、前記ブリッジ部の位置に溶接部が形成される固定子。
  6. 　請求項５に記載の固定子であって、
    　前記ブリッジ部を有するセグメントコイルの端部は、前記溶接部の反対側の角部が曲面に形成されている固定子。
  7. 　請求項５に記載の固定子であって、
    　前記一対のセグメントコイルは、前記ブリッジ部へのレーザ光の照射によって接合される固定子。
  8. 　請求項５に記載の固定子であって、
    　前記セグメントコイルの各々は、絶縁被膜で覆われた被覆部と、絶縁被膜で覆われていない露出部とを有し、
    　前記露出部において前記セグメントコイルの間の隙間を埋めるように前記溶接部が形成される固定子。
  9. 　請求項５から８のいずれか一つに記載の固定子を有する回転電機。
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