WO2024069694A1 - 回転電機のステータ及びその製造方法 - Google Patents

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英樹 渡辺
超 唐
雅史 佐々木
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日産自動車株式会社
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    • H02K15/04—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings, prior to mounting into machines
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    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto

Definitions

  • the present invention relates to a stator for a rotating electric machine and a manufacturing method thereof, and more specifically to a stator for a rotating electric machine that can prevent contact between coils of different phases at the coil ends and a manufacturing method thereof.
  • a method for manufacturing a stator for a rotating electric machine has been proposed that prevents interference between the conductor segment in which the twisted portion is formed and the adjacent conductor segment in the next layer when forming the twisted portion of the conductor segment (see Patent Document 1).
  • the method for manufacturing a stator for a rotating electric machine is characterized in that, in the twisting process, a restraining member is disposed on the inner side of the conductor segment held by the twisting jig to restrain the conductor segment from displacing toward the inner side.
  • Patent Document 1 the manufacturing method of a rotating electric machine stator as described in Patent Document 1 requires the use of the above-mentioned restraining member in the twisting process, which poses the problem that the coil may be damaged by the restraining member during the twisting process.
  • the present invention was made in consideration of the problems with the conventional technology, and aims to provide a rotating electric machine stator and a manufacturing method thereof that suppresses or prevents damage to the coils when manufacturing the rotating electric machine stator, and can suppress contact between coils of different phases at the coil ends.
  • the inventors discovered that the above objective can be achieved by having the protruding portions of even-numbered segment coils in one slot have a convex curved shape toward the outer diameter side, which led to the completion of the present invention.
  • the stator of the rotating electric machine of the present invention comprises a circular stator core having a plurality of slots in the circumferential direction, and a plurality of segment coils, each of which is wound around the stator core and has a plurality of rectangular wire coils that pass through the slots and protrude axially from the end face of the stator core.
  • a flat wire coil of one phase among the flat wire coils of the multiple phases has an even number of segment coils stacked in the radial direction within one slot and another slot among the multiple slots.
  • the protruding portions of the even-numbered segment coils from the inner diameter side are each bent in one circumferential direction, and the protruding portions of the odd-numbered segment coils are each bent in the other direction opposite to the one direction.
  • An even-numbered segment coil in one slot and an odd-numbered segment coil in another slot straddle the adjacent rectangular wire coil of the other phase, with their tips joined together.
  • the protruding portions of the even-numbered segment coils in one slot have a curved shape that is convex toward the outer diameter side.
  • a method for manufacturing a stator for a rotating electric machine is a method for manufacturing the above-mentioned stator for a rotating electric machine.
  • This manufacturing method includes the steps of inserting the segment coils, which are stacked relatively toward the outer diameter side within the slot, one layer at a time into the slot in that order, and before stacking the odd-numbered segment coils from the inner diameter side in the radial direction within the slot, pressing the protruding portions of the even-numbered segment coils from the inner diameter side in the radial direction in the axial direction, and then bending them.
  • the protruding portion of the even-numbered segment coil in one slot has a curved shape that is convex toward the outer diameter side, which suppresses or prevents damage to the coil when manufacturing the stator of a rotating electric machine, and can provide a rotating electric machine stator and a manufacturing method thereof that can suppress contact between coils of different phases at the coil ends.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a stator for a rotating electric machine according to the present invention
  • 2 is a partially enlarged view showing a part of the stator shown in FIG. 1
  • FIG. 6 is a partially enlarged view showing a part of a stator of a rotating electric machine according to a second embodiment of the present invention.
  • 1A to 1C are explanatory diagrams illustrating an embodiment of a method for manufacturing a stator for a rotating electric machine according to the present invention
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a schematic view of a portion of the coil material that has been axially pressed.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a schematic diagram of a method for bending a protruding portion of a coil material in the axial and circumferential directions.
  • FIG. An explanatory diagram showing a schematic diagram of a portion of a segment coil bent in the axial and circumferential directions.
  • the rotating electric machine stator and its manufacturing method of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the dimensional ratios of the drawings cited below are exaggerated for the convenience of explanation and may differ from the actual ratios.
  • the "circumferential direction”, “axial direction” and “radial direction” respectively mean the circumferential direction, axial direction and radial direction of the annular stator core.
  • the "inner diameter side” and “outer diameter side” respectively mean the inner peripheral surface side and the outer peripheral surface side of the annular stator core.
  • FIG. 1 is a perspective view of the stator of the rotating electric machine of the present embodiment, as viewed from the segment coil joint side.
  • Fig. 2 is a partially enlarged view of a part of the segment coils stacked at the fifth and sixth positions from the inner diameter side of the stator shown in Fig. 1, as viewed from the segment coil joint side. Note that in Fig. 2, for convenience of explanation, the segment coils and slots stacked at the first to fourth positions are omitted.
  • the stator 1 of the rotating electric machine of this embodiment includes a stator core 10 and a rectangular wire coil 20 wound around the stator core 10.
  • the stator core 10 is annular and has a plurality of slots 10a in the circumferential direction.
  • an integrated stator core formed by stacking a plurality of annular electromagnetic steel sheets in the axial direction can be used as the stator core 10.
  • the stator core 10 has 48 slots 10a 1 to 10a 48.
  • the rectangular wire coil 20 is made up of a plurality of segment coils 21 (21e, 21o), and has a plurality of rectangular wire coils 20A, 20B, and 20C of phases that penetrate the slots 10a and protrude from the end face 10b of the stator core 10 in the axial direction.
  • a rectangular wire coil having an insulating coating other than the joint portion can be used as the rectangular wire coil 20.
  • the illustrated example is a three-phase type, and these phases are called U-phase, V-phase, and W-phase.
  • the flat wire coil 20A of one phase of the flat wire coil 20 of the multiple phases has an even number of segment coils 21 (21e, 21o) stacked radially in one slot 10am and another slot 10an of the multiple slots 10a ( 10a1 to 10a48 ). In the illustrated example, six segment coils are stacked in one slot.
  • the flat wire coils 20B and 20C of the other phases of the flat wire coils 20 of the multiple phases also have an even number of segment coils 21 (21e, 21o) stacked radially in one slot 10am and another slot 10an of the multiple slots 10a ( 10a1 to 10a48 ). It goes without saying that flat wire coils of different phases are not inserted into the same slot.
  • the protruding portions 21ae of the even-numbered segment coils 21e from the inner diameter side are each bent in one circumferential direction. In the illustrated example, they are bent in a counterclockwise direction when viewed from the axial segment coil joint side (see the flat wire segment on the outer diameter side in FIG. 1).
  • the protruding portions 21ao of the odd-numbered segment coils 21o from the inner diameter side are each bent in a different direction (clockwise direction) opposite to the one direction (see the flat wire segment on the inner diameter side in FIG. 1).
  • the even-numbered segment coil 21e (see segment coil 21e on the left side in the figure) in one slot (not shown) and the odd-numbered segment coil 21o (see segment coil 21o on the left side in the figure) in another slot (not shown) are joined at their tips 21be, 21bo across the adjacent flat wire coil 21 of the other phase.
  • the protruding portion 21ae of the even-numbered segment coil 21e in one slot has a curved shape that is convex toward the outer diameter side (approximately downward in the figure) in its middle portion.
  • the protruding portion 21ae of the even-numbered segment coil 21e in one slot has a curved shape that is convex toward the outer diameter side, which suppresses or prevents the coil from being damaged when manufacturing the rotating electric machine stator, and can suppress contact between coils of different phases at the coil end. It is preferable that such a curved shape that is convex toward the outer diameter side is observed when the protruding portion 21ae is viewed both circumferentially and axially.
  • such a curved shape that is convex toward the outer diameter side can be formed by forcibly buckling and shortening the length (coil end length) of the protruding portion of the coil material that becomes the segment coil by a press that applies a load in the axial direction, which will be described in detail later.
  • the rotating electric machine stator 1 of this embodiment can highly integrate coils while suppressing contact between coils of different phases at the coil ends, thereby shortening the coil end length and realizing a compact rotating electric machine.
  • FIGS. 3 to 7 are diagrams illustrating an embodiment of the rotating electric machine stator and manufacturing method thereof according to the present invention.
  • the same components as those in the first embodiment described above are given the same reference numerals, and detailed descriptions of the invention are omitted.
  • Second Embodiment Figure 3 is a partially enlarged view of the weld between the tip of an even-numbered segment coil protrusion in one slot (not shown) and the tip of an odd-numbered segment coil protrusion in another slot (not shown) viewed from the circumferential direction.
  • the stator of the rotating electric machine of this embodiment has the same structure as the stator of the rotating electric machine of the first embodiment, except that the tip 21be of the protrusion 21ae of the even-numbered segment coil 21e in one slot (not shown) is joined to the tip 21bo of the protrusion 21ao of the odd-numbered segment coil 21o in another slot (not shown) by forming a weld 23, with the tip 21be of the protrusion 21ae inclined toward the inner diameter side (left side in the figure).
  • the tip of the protrusion 21ae of the even-numbered segment coil 21e in one slot is joined to the tip of the protrusion of the odd-numbered segment coil in another slot by forming a welded joint formed by laser welding while being in point contact or line contact.
  • the segment coil 21e and the segment coil 21o are joined by forming a welded portion 23 with the tip 21be of the protrusion 21ae inclined toward the inner diameter side (left side in the figure), so in addition to the advantages of the first embodiment, there is an advantage that more reliable welding can be realized.
  • the tip 21be of the protrusion 21ae of the even-numbered segment coil 21e is inclined toward the inner diameter side (left side in the figure)
  • the tips of the segment coils to be welded are likely to be in point contact (or line contact) rather than surface contact, making it easier to join them by welding.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a schematic diagram of one embodiment of a method for manufacturing a stator for a rotating electric machine described above. Note that the upper diagram in Fig. 4 shows a state before a load is applied in the axial direction, the center diagram in Fig. 4 shows a state in which a load is applied in the axial direction (axial pressing), and the lower diagram in Fig. 4 shows a state in which a load is applied in the axial and circumferential directions (bending).
  • the upper view in FIG. 5 shows the state in which the coil material that will become the sixth segment coil from the inner diameter side in the radial direction is pressed in the axial direction
  • the lower view in FIG. 5 shows the protruding portion.
  • the upper view in FIG. 5 shows the first to sixth coil materials from the inner diameter side in the radial direction
  • the lower view in FIG. 5 shows the fifth and sixth coil materials from the inner diameter side in the radial direction.
  • the upper view in FIG. 6 shows the state before the protruding portion of the coil material is bent in the circumferential and axial directions
  • the lower view in FIG. 6 shows the state after the protruding portion of the coil material is bent in the circumferential and axial directions.
  • FIG. 7 shows the protruding portions of the fifth and sixth segment coils from the inner diameter side of the same slot in the radial direction when viewed from the inner diameter side in the radial direction
  • the lower view in FIG. 7 shows the protruding portion of the sixth segment coil from the inner diameter side in the radial direction when viewed from the outer diameter side in the radial direction.
  • segment coil 21 (21e) As shown in the upper diagram in Figure 4, one layer of U-shaped coil material 30 that will become segment coil 21 (21e) that is stacked relatively on the outer diameter side within the slot of stator core 10 is inserted into the slot. Then, stator core 10 and coil material are held by jig 40A, and tip 30b of protruding portion 30a of coil material 30 is held by jig 40B.
  • This segment coil 21 (21e) is the sixth segment coil from the inner diameter side in the radial direction within the slot.
  • the protruding portion 30a of the U-shaped coil material 30 that will become the sixth segment coil 21 (21e) is pressed in the axial direction with a load as indicated by the arrow X so that it becomes shorter by about 0.5 mm.
  • the coil material 30 (first coil material from the left in the figure) that will be the sixth segment coil from the inner diameter side (right side in the figure) in the radial direction (left-right direction in the figure) is pressed in the axial direction so as to be shortened by about 0.5 mm in the axial direction (up-down direction in the figure).
  • the coil material 30 (second coil material from the left in the figure) that will be the fifth segment coil from the inner diameter side is not pressed in the axial direction.
  • a load is applied in the axial direction as indicated by arrow Y to the protruding portion 30a of the U-shaped coil material 30 that will become the sixth segment coil 21 (21e), and a load is applied in the circumferential direction as indicated by arrow Z, thereby performing a bending process.
  • the tip 30b of the coil material 30 is moved to the position indicated by the arrow while being pressed in the axial direction toward the end face 10b (toward the back of the page).
  • the tips 30b of the other coil materials 30 are also moved in the same manner.
  • the protrusion 21ae of the sixth segment coil 21e from the inner diameter side in the radial direction and the protrusion 21ao of the fifth segment coil 20o can be formed.
  • the protrusion 21ae of the sixth segment coil 21e from the inner diameter side in the radial direction has a curved shape that is convex toward the outer diameter side described above at its middle part.
  • a convex curved shape can be formed from the inner diameter side toward the outer diameter side in the middle of the protruding portion of the even-numbered segment coil in the radial direction within the slot with the minimum amount of pressing required.
  • Another advantage is that three phases of coils in the same layer can be formed at once. The above-mentioned process including axial pressing can be repeated according to the number of segment coils stacked in the radial direction within the slot.
  • Another advantage is that it may be possible to omit correcting the position of the tips when subsequently joining the tips of the protruding portions of the segment coils.
  • the gist of the present invention is that the protruding portions of even-numbered segment coils in one slot have a curved shape that is convex toward the outer diameter side in order to suppress or prevent damage to the coils when manufacturing the stator of a rotating electric machine, and to suppress contact between coils of different phases at the coil ends.
  • each rectangular wire coil may be coated with a resin material so as to be insulated.
  • the components described above are not limited to the configurations shown in each embodiment, and it is possible to change the details of the specifications and materials of the stator core, rectangular wire coil, coil material, and jig, or to replace or combine components of one embodiment with components of another embodiment.

Abstract

回転電機のステータは、スロットを有するステータコアと、セグメントコイルからなり、スロット内を貫通しステータコアの端面から突出した複数相の平角線型コイルを備える。一相の平角線型コイルは、一のスロット内及び他のスロット内に径方向に積層配置された偶数個のセグメントコイルを有する。一のスロット内の偶数番目のセグメントコイルと他のスロット内の奇数番目のセグメントコイルとは、隣り合う他相の平角線型コイルを跨いで、その先端同士が接合されている。一のスロット内の偶数番目のセグメントコイルの突出部は、外径側に向かって凸の湾曲形状を有する。

Description

回転電機のステータ及びその製造方法
　本発明は、回転電機のステータ及びその製造方法に係り、さらに詳細には、コイルエンドにおける異なる相のコイル同士の接触を抑制し得る回転電機のステータ及びその製造方法に関する。
　従来、導体セグメントの捻り部を形成する際に、捻り部が形成される導体セグメントとこれに隣接する次層の導体セグメントとの干渉を防止し得るようにした回転電機の固定子の製造方法が提案されている（特許文献１参照。）。回転電機の固定子の製造方法は、捻り工程において、捻り治具にて保持した導体セグメントの内周側に、導体セグメントの内周側への変位を拘束する拘束部材を配置したことを特徴とする。
日本国特許第５６１７７９７号公報
　しかしながら、特許文献１に記載されたような回転電機の固定子の製造方法は、捻り工程において上述の拘束部材を用いることを必要とするため、捻り工程において拘束部材によってコイルに傷が付くことがあるという問題点があった。
　本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであって、回転電機のステータを製造する際にコイルに傷が付くことを抑制ないし防止すると共に、コイルエンドにおける異なる相のコイル同士の接触を抑制し得る回転電機のステータ及びその製造方法を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、一のスロット内の偶数番目のセグメントコイルの突出部が、外径側に向かって凸の湾曲形状を有することにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明の回転電機のステータは、周方向に複数のスロットを有する円環状のステータコアと、複数個のセグメントコイルからなり、スロット内を貫通しステータコアの端面から軸方向に突出してステータコアに巻装された複数相の平角線型コイルを備える。
　複数相の平角線型コイルのうちの一相の平角線型コイルは、複数のスロットのうちの一のスロット内及び他のスロット内に径方向に積層配置された偶数個のセグメントコイルを有する。
　一のスロット内及び他のスロット内の径方向において内径側から偶数番目のセグメントコイルの突出部が、それぞれ周方向の一の方向に曲げられており、奇数番目のセグメントコイルの突出部が、それぞれ一の方向と反対の他の方向に曲げられている。
　一のスロット内の偶数番目のセグメントコイルと他のスロット内の奇数番目のセグメントコイルとは、隣り合う他相の平角線型コイルを跨いで、その先端同士が接合されている。
　一のスロット内の偶数番目のセグメントコイルの突出部は、外径側に向かって凸の湾曲形状を有する。
　また、本発明の回転電機のステータの製造方法は、上述の回転電機のステータを製造する方法である。
　この製造方法は、スロット内において相対的に外径側に積層配置されるセグメントコイルをその順番でスロット内に１層毎挿入し、スロット内に径方向において内径側から奇数番目のセグメントコイルを積層配置する前に、径方向において内径側から偶数番目のセグメントコイルの突出部を軸方向にプレスし、次いで、曲げ加工する工程を含む。
　本発明によれば、一のスロット内の偶数番目のセグメントコイルの突出部が、外径側に向かって凸の湾曲形状を有するため、回転電機のステータを製造する際にコイルに傷が付くことを抑制ないし防止すると共に、コイルエンドにおける異相のコイル同士の接触を抑制し得る回転電機のステータ及びその製造方法を提供できる。
本発明の回転電機のステータの第１実施形態を示す斜視図である。 図１に示したステータの一部を示す部分拡大図である。 本発明の回転電機のステータの第２実施形態における一部を示す部分拡大図である。 本発明の回転電機のステータの製造方法の一実施形態を模式的に示す説明図である。 軸方向プレスされたコイル材の一部を模式的に示す説明図である。 コイル材の突出部における軸方向及び周方向曲げの要領を模式的に示す説明図である。 軸方向及び周方向に曲げられたセグメントコイルの一部を模式的に示す説明図である。
　以下、本発明の回転電機のステータ及びその製造方法について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下で引用する図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。また、本発明において、「周方向」、「軸方向」及び「径方向」とは、それぞれ円環状のステータコアの周方向、軸方向及び径方向を意味する。さらに、本発明において、「内径側」及び「外径側」とは、それぞれ円環状のステータコアの内周面側及び外周面側を意味する。
［回転電機のステータ］
（第１実施形態）
　図１は、本実施形態の回転電機のステータをセグメントコイル接合側から見た斜視図である。図２は、図１に示したステータにおける内径側から５番目及び６番目の位置に積層配置されたセグメントコイルの一部をセグメントコイル接合側から見た部分拡大図である。なお、図２においては、説明の都合上、１番目から４番目の位置に積層配置されたセグメントコイルやスロットの記載を省略している。
　図１に示すように、本実施形態の回転電機のステータ１は、ステータコア１０と、ステータコア１０に巻装された平角線型コイル２０を備えている。ステータコア１０は、円環状をなし、周方向に複数のスロット１０ａを有している。このようなステータコア１０としては、例えば、円環状の複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成された一体型のステータコアを用いることができる。なお、図示例では４８個のスロット１０ａ１～１０ａ４８を有している。平角線型コイル２０は、複数個のセグメントコイル２１（２１ｅ，２１ｏ）からなり、スロット１０ａ内を貫通しステータコア１０の端面１０ｂから軸方向に突出した複数相の平角線型コイル２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを有している。このような平角線型コイル２０としては、例えば、接合部位以外に絶縁被膜を有する平角線型コイルを用いることができる。また、図示例は３相タイプであり、これらの相はＵ相、Ｖ相、Ｗ相と言われるものである。
　複数相の平角線型コイル２０のうちの一相の平角線型コイル２０Ａは、複数のスロット１０ａ（１０ａ１～１０ａ４８）のうちの一のスロット１０ａｍ内及び他のスロット１０ａｎ内に径方向に積層配置された偶数個のセグメントコイル２１（２１ｅ，２１ｏ）を有している。図示例では１つのスロットに６つのセグメントコイルが積層配置されている。
　また、複数相の平角線型コイル２０のうちの他相の平角線型コイル２０Ｂ，２０Ｃも、同様に、複数のスロット１０ａ（１０ａ１～１０ａ４８）のうちの一のスロット１０ａｍ内及び他のスロット１０ａｎ内に径方向に積層配置された偶数個のセグメントコイル２１（２１ｅ，２１ｏ）を有している。なお、異なる相の平角線型コイルが同一のスロットに挿入されないことは言うまでもない。
　さらに、一のスロット１０ａｍ内及び他のスロット１０ａｎ内の径方向において内径側から偶数番目のセグメントコイル２１ｅの突出部２１ａｅが、それぞれ周方向の一の方向に曲げられている。図示例においては、軸方向セグメントコイル接合側からみた場合、反時計回りの方向に曲げられている（図１における外径側の平角線型セグメントを参照）。一方、一のスロット１０ａｍ内及び他のスロット１０ａｎ内の径方向において内径側から奇数番目のセグメントコイル２１ｏの突出部２１ａｏが、それぞれ一の方向と反対の他の方向（時計回りの方向）に曲げられている（図１における内径側の平角線型セグメントを参照）。
　図２に示すように、一のスロット（図示せず）内の偶数番目のセグメントコイル２１ｅ（図中の左側のセグメントコイル２１ｅを参照）と他のスロット（図示せず）内の奇数番目のセグメントコイル２１ｏ（図中の左側のセグメントコイル２１ｏを参照）とは、隣り合う他相の平角線型コイル２１を跨いで、その先端２１ｂｅ，２１ｂｏ同士が接合されている。
　さらに、一のスロット内の偶数番目のセグメントコイル２１ｅ（図中の右側のセグメントコイル２１ｅを参照）の突出部２１ａｅは、その中間部に外径側（図中略下側）に向かって凸の湾曲形状を有している。
　次に、本実施形態の利点について説明する。本実施形態の回転電機のステータ１によれば、一のスロット内の偶数番目のセグメントコイル２１ｅの突出部２１ａｅが、外径側に向かって凸の湾曲形状を有するので、回転電機のステータを製造する際にコイルに傷が付くことを抑制ないし防止すると共に、コイルエンドにおける異なる相のコイル同士の接触を抑制し得る。なお、このような外径側に向かって凸の湾曲形状は、突出部２１ａｅを周方向から見た場合及び軸方向から見た場合のいずれの場合にも観察されることが好ましい。また、このような外径側に向かって凸の湾曲形状は、セグメントコイルとなるコイル材の突出部の長さ（コイルエンド長さ）を詳しくは後述する軸方向に荷重を掛けるプレスによって、強制的に座屈させて短くすることによって形成できる。
　また、本実施形態の回転電機のステータ１のように、同相のコイルを周方向に横並びに２列にした場合、ステータにおける電流量を増大させることができるという利点がある。
　そして、本実施形態の回転電機のステータ１は、コイルエンドにおける異なる相のコイル同士の接触を抑制しつつ、コイルを高集積化することができるので、コイルエンド長さを短くして、回転電機の小型化を実現できる。
　また、図３～図７は、本発明の回転電機のステータ及びその製造方法の実施形態を説明する図である。以下の実施形態では、上述した第１実施形態と同じ構成部位に同一符号を付して詳細な発明を省略する。
（第２実施形態）
　図３は、一のスロット（図示せず）内の偶数番目のセグメントコイルの突出部と他のスロット（図示せず）内の奇数番目のセグメントコイルの突出部の先端との溶接部を周方向から見た部分拡大図である。
　図３に示すように、本実施形態の回転電機のステータは、一のスロット（図示せず）内の偶数番目のセグメントコイル２１ｅの突出部２１ａｅの先端２１ｂｅが、突出部２１ａｅの先端２１ｂｅが内径側（図中左側）に傾斜した状態で、他のスロット（図示せず）内の奇数番目のセグメントコイル２１ｏの突出部２１ａｏの先端２１ｂｏと溶接部２３を形成して接合されていること以外は、第１実施形態の回転電機のステータと同じ構造を有する。
　また、本実施形態の回転電機のステータにおいては、一のスロット内の偶数番目のセグメントコイル２１ｅの突出部２１ａｅの先端が、他のスロット内の奇数番目のセグメントコイルの突出部の先端と点接触又は線接触した状態でレーザ溶接により形成された溶接部を形成して接合されていることが好ましい。
　次に、本実施形態の利点について説明する。本実施形態によれば、突出部２１ａｅの先端２１ｂｅが内径側（図中左側）に傾斜した状態で、セグメントコイル２１ｅとセグメントコイル２１ｏとが溶接部２３を形成して接合されているので、第１実施形態の利点に加えて、より確実な溶接を実現できるという利点がある。つまり、偶数番目のセグメントコイル２１ｅの突出部２１ａｅの先端２１ｂｅが内径側（図中左側）に傾斜していると、溶接するセグメントコイルの先端同士が面接触でないが点接触（又は線接触）しやすいので、溶接によって接合させやすい。特に、レーザー溶接によって先端同士が接触しているセグメントコイル同士を接合する場合、レーザー光線を２つのコイル間で移動させる際に、コイル間の隙間がないので、レーザー光線の照射を中断する必要がないという利点がある。また、上述のレーザー溶接によって先端同士が接触しているセグメントコイル同士を接合する場合であって、セグメントコイルが溶接箇所以外に絶縁被膜を有する場合、その絶縁被膜を溶かしてしまうおそれがないという利点もある。一方、座屈させるなどして偶数番目のセグメントコイルの突出部の先端を内径側に傾斜させない場合、通常セグメントコイルはその先端を除く部位に絶縁被膜を有するため、その厚み分だけ突出部の先端同士の間に隙間が生じてしまうおそれがある。
［回転電機のステータの製造方法］
　図４は、上述した回転電機のステータを製造する方法の一実施形態を模式的に示す説明図である。なお、図４における上側の図は軸方向に荷重を掛ける前の状態を示し、図４における中央の図は軸方向に荷重を掛けている状態（軸方向プレス）を示し、図４における下側の図は軸方向及び周方向に荷重を掛けている状態（曲げ加工）を示している。
　また、図５における上側の図は、径方向における内径側から６番目のセグメントコイルとなるコイル材を軸方向にプレスした状態を示す図であり、図５における下側の図は、その突出部を示す図である。なお、図５における上側の図においては、径方向における内径側から１番目から６番目までのコイル材を示しており、図５における下側の図においては、径方向における内径側から５番目及び６番目のコイル材を示している。さらに、図６における上側の図は、コイル材の突出部を周方向及び軸方向に曲げる前の状態を示す図であり、図６における下側の図は、コイル材の突出部を周方向及び軸方向に曲げた後の状態を示す図である。さらに、図７における上側の図は、径方向における内径側から見たときの径方向における同一スロットの内径側から５番目及び６番目のセグメントコイルの突出部を示す図であり、図７における下側の図は、径方向における外径側から見たときの径方向における内径側から６番目のセグメントコイルの突出部を示す図である。
　図４における上側の図に示すように、ステータコア１０のスロット内において相対的に外径側に積層配置されるセグメントコイル２１（２１ｅ）となるＵ字形状のコイル材３０をスロット内に１層分挿入する。そして、治具４０Ａによってステータコア１０及びコイル材を保持し、治具４０Ｂによってコイル材３０の突出部３０ａの先端３０ｂを保持する。このセグメントコイル２１（２１ｅ）は、スロット内の径方向において内径側から６番目のセグメントコイルである。
　次いで、スロット内に径方向において内径側から奇数番目のセグメントコイルを積層配置する前に、図４における中央の図に示すように、６番目のセグメントコイル２１（２１ｅ）となるＵ字形状のコイル材３０の突出部３０ａが０．５ｍｍ程度短くなるように矢印Ｘで示すような荷重を掛けて軸方向にプレスする。
　このとき、例えば、図５に示すように、径方向（図中左右方向）における内径側（図中右側）から６番目のセグメントコイルとなるコイル材３０（図中左から１番目のコイル材）は、軸方向（図中上下方向）において０．５ｍｍ程度短くなるように軸方向にプレスされている。一方、内径側から５番目のセグメントコイルとなるコイル材３０（図中左から２番目のコイル材）は、軸方向にプレスされていない。
　しかる後、図４における下側の図に示すように、６番目のセグメントコイル２１（２１ｅ）となるＵ字形状のコイル材３０の突出部３０ａに矢印Ｙで示すような荷重を軸方向に掛けると共に、矢印Ｚで示すような荷重を周方向に掛けることによって曲げ加工をする。より具体的には、図６における上側の図に示すように、コイル材３０の先端３０ｂを軸方向において端面１０ｂ側（紙面奥側）にプレスしながら、矢印で示す位置に移動させる。また、他のコイル材３０の先端３０ｂも同様に移動させる。
　これにより、図６における下側の図及び図７に示すように、径方向における内径側から６番目のセグメントコイル２１ｅの突出部２１ａｅ及び５番目のセグメントコイル２０ｏの突出部２１ａｏを形成できる。このとき、径方向における内径側から６番目のセグメントコイル２１ｅの突出部２１ａｅは、その中間部に上述した外径側に向かって凸の湾曲形状を有している。
　次に、本実施形態の利点について説明する。本実施形態によれば、必要最低限のプレスによって、スロット内に径方向において内径側から偶数番目のセグメントコイルの突出部の中間部に上述した外径側に向かって凸の湾曲形状を形成できる。また、同層にある３相分のコイルを一挙に成形できるという利点もある。なお、軸方向プレスを含む上述した工程は、スロット内の径方向に積層配置されたセグメントコイルの個数に応じて繰り返せばよい。また、その後、セグメントコイルの突出部の先端同士を接合する際に、先端の位置を修正することを省略することができることがあるという利点がある。
　以上、本発明を若干の実施形態によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
　本発明においては、回転電機のステータを製造する際にコイルに傷が付くことを抑制ないし防止すると共に、コイルエンドにおける異相のコイル同士の接触を抑制させるべく、一のスロット内の偶数番目のセグメントコイルの突出部が、外径側に向かって凸の湾曲形状を有することを骨子とする。
　従って、一体型ステータコアを例示して説明したが、これに限定されない。例えば、分割型ステータコアを利用することもできる。また、絶縁被膜を有する平角線型コイルを例示して説明したが、これに限定されない。例えば、絶縁被膜を有しない平角線型コイルをステータコアに巻装した後、各平角線型コイルが絶縁されるように樹脂材を被覆してもよい。
　また、例えば、一のスロット内の偶数番目のセグメントコイルの突出部に外径側に向かって凸の湾曲形状を形成する際に、１層分ずつ挿入する場合を例示して説明したが、これに限定されない。例えば、全てのセグメントコイルを挿入した後に、外径側に向かって凸の湾曲形状を有することが必要なセグメントコイルのみに上述した軸方向プレスを実施してもよい。
　さらに、例えば、上述した構成要素は、各実施形態に示した構成に限定されるものではなく、ステータコア、平角線型コイル、コイル材、治具の仕様や材質の細部を変更することや、一の実施形態の構成要素を他の実施形態の構成要素と入れ替えて又は組み合わせて適用することも可能である。
１　　　　　　　　　　　　　　回転電機のステータ
１０　　　　　　　　　　　　　ステータコア
１０ａ　　　　　　　　　　　　スロット
１０ｂ　　　　　　　　　　　　端面
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ　平角線型コイル
２１，２１ｅ，２１ｏ　　　　　セグメントコイル
２１ａ，２１ａｅ，２１ａｏ　　突出部
２１ｂ，２１ｂｅ，２１ｂｏ　　先端
２３　　　　　　　　　　　　　溶接部
３０　　　　　　　　　　　　　コイル材
３０ａ　　　　　　　　　　　　突出部
３０ｂ　　　　　　　　　　　　先端
４０，４０Ａ，４０Ｂ　　　　　治具

Claims (4)

  1. 　周方向に複数のスロットを有する円環状のステータコアと、複数個のセグメントコイルからなり、前記スロット内を貫通し前記ステータコアの端面から軸方向に突出して前記ステータコアに巻装された複数相の平角線型コイルを備え、
    　前記複数相の平角線型コイルのうちの一相の平角線型コイルは、前記複数のスロットのうちの一のスロット内及び他のスロット内に径方向に積層配置された偶数個のセグメントコイルを有し、
    　前記一のスロット内及び前記他のスロット内の径方向において内径側から偶数番目のセグメントコイルの突出部が、それぞれ周方向の一の方向に曲げられており、奇数番目のセグメントコイルの突出部が、それぞれ前記一の方向と反対の他の方向に曲げられており、
    　前記一のスロット内の前記偶数番目のセグメントコイルと前記他のスロット内の前記奇数番目のセグメントコイルとは、隣り合う他相の平角線型コイルを跨いで、その先端同士が接合されており、
    　前記一のスロット内の前記偶数番目のセグメントコイルの突出部は、外径側に向かって凸の湾曲形状を有する
    ことを特徴とする回転電機のステータ。
  2. 　前記一のスロット内の前記偶数番目のセグメントコイルの突出部の先端が、前記突出部の先端が内径側に傾斜した状態で、前記他のスロット内の前記奇数番目のセグメントコイルの突出部の先端と溶接部を形成して接合されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機のステータ。
  3. 　前記一のスロット内の前記偶数番目のセグメントコイルの突出部の先端が、前記他のスロット内の前記奇数番目のセグメントコイルの突出部の先端と点接触又は線接触した状態でレーザ溶接により形成された溶接部を形成して接合されていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機のステータ。
  4. 　周方向に複数のスロットを有する円環状のステータコアと、複数個のセグメントコイルからなり、前記スロット内を貫通し前記ステータコアの端面から軸方向に突出して前記ステータコアに巻装された複数相の平角線型コイルを備え、
    　前記複数相の平角線型コイルのうちの一相の平角線型コイルは、前記複数のスロットのうちの一のスロット内及び他のスロット内に径方向に積層配置された偶数個のセグメントコイルを有し、
    　前記一のスロット内及び前記他のスロット内の径方向において内径側から偶数番目のセグメントコイルの突出部が、それぞれ周方向の一の方向に曲げられており、奇数番目のセグメントコイルの突出部が、それぞれ前記一の方向と反対の他の方向に曲げられており、
    　前記一のスロット内の前記偶数番目のセグメントコイルと前記他のスロット内の前記奇数番目のセグメントコイルとは、隣り合う他相の平角線型コイルを跨いで、その先端同士が接合されており、
    　前記一のスロット内の前記偶数番目のセグメントコイルの突出部は、外径側に向かって凸の湾曲形状を有する
    回転電機のステータを製造する方法であって、
    　前記スロット内において相対的に外径側に積層配置されるセグメントコイルをその順番で前記スロット内に１層毎挿入し、前記スロット内に径方向において内径側から奇数番目のセグメントコイルを積層配置する前に、前記径方向において内径側から偶数番目のセグメントコイルの突出部を軸方向にプレスし、次いで、曲げ加工する工程を含む
    ことを特徴とする回転電機のステータの製造方法。
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JP2000166148A (ja) * 1998-11-25 2000-06-16 Denso Corp 車両用交流発電機の固定子及びその製造方法
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