回転電機の固定子及びその製造方法
【課題】セグメント型コイルにおいて、コイルエンドの高さを低減し得るようにした回転電機の固定子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】固定子１０は、互いに平行な一対の直線部２３ｇと、一対の直線部２３ｇの一端を互いに接続するターン部２３ｄと、一対の直線部２３ｇの他端を屈曲させてなる一対の開放端部とを有する所定数のセグメント導体２３と、一対の直線部２３ｇを収容する複数のスロット２５が形成された固定子コア２２と、を備えている。セグメント導体２３の所定の開放端部の先端部同士が接続されてセグメント型コイルが形成されている。開放端部は、周方向に所定の角度をもって斜めに斜行するように折り曲げられた接合側斜行部２３ｅと、接合側斜行部２３ｅの先端から軸方向に延出する接合端部２３ｆとを有する。接合側斜行部２３ｅは、加圧加工により直線部２３ｇよりも硬度が高められている。
【解決手段】固定子１０は、互いに平行な一対の直線部２３ｇと、一対の直線部２３ｇの一端を互いに接続するターン部２３ｄと、一対の直線部２３ｇの他端を屈曲させてなる一対の開放端部とを有する所定数のセグメント導体２３と、一対の直線部２３ｇを収容する複数のスロット２５が形成された固定子コア２２と、を備えている。セグメント導体２３の所定の開放端部の先端部同士が接続されてセグメント型コイルが形成されている。開放端部は、周方向に所定の角度をもって斜めに斜行するように折り曲げられた接合側斜行部２３ｅと、接合側斜行部２３ｅの先端から軸方向に延出する接合端部２３ｆとを有する。接合側斜行部２３ｅは、加圧加工により直線部２３ｇよりも硬度が高められている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両に搭載される回転電機の固定子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セグメント型コイルが巻装されている固定子を搭載した回転電機として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この固定子は、周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、スロットに挿入配置された複数の導体セグメントの所定の開放端同士が接続されて固定子コアに巻装された固定子コイルとを備えている。
【０００３】
固定子コイルを形成するセグメント導体は、互いに平行な一対の直線部と、一対の直線部の一端を互いに接続するターン部とを有して略Ｕ字状に成形されている。このセグメント導体は、一対の直線部が所定のスロットピッチ離れた２個のスロットに軸方向一端側から挿入される。そして、スロットから軸方向他端側に延出した開放端部が、周方向に所定角度で斜めに斜行するように曲げられ、所定の開放端部の先端部同士が溶接等で接続されることによって直列に接続されてなるセグメント型コイルが形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４３８５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電動機及び発電機として車両に使用される回転電機においては、高出力の要請に伴って大型化する傾向にある。特に、上記のセグメント型コイルの場合には、スロットから軸方向外部に延出したセグメント導体の開放端部が、周方向に斜めに斜行するように曲げられた後、開放端部の先端部同士が溶接等で接続される構造であるため、固定子コアの軸方向端面から外方へ突出した部分（コイルエンド）の突出高さが大きくなる。その結果、固定子コイルの体格が軸方向に大型化し易い。
【０００６】
また、セグメント導体の開放端部が、周方向に斜めに斜行するように曲げられることにより形成される斜行部は、スロットピッチが長かったり、磁極数が少なかったりすると、湾曲状に撓んだ状態になってしまい、コイルエンドの突出高さ増大の原因になることが分かった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、セグメント型コイルにおいて、コイルエンドの高さを低減し得るようにした回転電機の固定子及びその製造方法を提供することを解決すべき課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、断面形状が概略矩形の導体線材が成形されてなり、互いに平行な一対の直線部と、一対の該直線部の一端を互いに接続するターン部と、一対の前記直線部の他端を屈曲させてなる一対の開放端部とを有する所定数のセグメント導体と、一対の前記直線部を収容する複数のスロットが形成された固定子コアと、を備え、前記セグメント導体の所定の前記開放端部の先端部同士が接続されてセグメント型コイルが形成されている回転電機の固定子において、前記開放端部は、周方向に所定の角度をもって斜めに斜行するように折り曲げられた斜行部と、該斜行部の先端から軸方向に延出する接合端部とを有し、前記斜行部は、前記直線部よりも硬度が高められていることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、セグメント導体の斜行部は、直線部よりも硬度が高められている。そのため、周方向に所定の角度をもって斜めに斜行するように開放端部を折り曲げることにより形成される斜行部は、容易に変形し難くいことから、直線に近い形状を維持する。よって、斜行部におけるコイル間の隙間を小さくすることができるため、コイル同士の接触面積が増えることで、斜行部先端の高さ、即ち、コイルエンドの高さを低減することができる。
【００１０】
本発明において、斜行部は、セグメント導体の開放端部のうち、周方向に所定の角度をもって斜めに斜行する部分である。本発明では、セグメント導体の直線部と斜行部との間に形成される屈曲部は、斜行部に含まれない。また、開放端部の先端と斜行部との間に屈曲部が形成されている場合には、その屈曲部も斜行部に含まれない。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記斜行部は、加圧加工が施されることにより硬度が高められていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、加圧加工により、斜行部の硬度を簡単且つ容易に高めることができる。加工手段としては、例えば、パンチやローラ等の面で押圧するようにした加圧加工装置を用いることができる。この場合、加圧面に、例えばしぼ模様等の微小な凹凸を有するものを用いることが好ましい。このようにすれば、加工荷重を小さくすることができるので、セグメント導体の表面に被覆された絶縁被膜の損傷を抑制することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記斜行部は、前記加圧加工が施される前と後とで断面積が変化していないことを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、斜行部の断面積が減少しないので、斜行部の電気抵抗が大きくならないようにすることができる。なお、斜行部の断面積が減少しないように加圧加工を行うには、断面形状が概略矩形の斜行部が両側から加圧された時に、斜行部の肉が断面に沿う方向へ逃げ得るようにすればよい。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記加圧加工は、前記斜行部の側面の４面を規制した状態で施されることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、斜行部に加圧力を伝え易いので、斜行部の硬度を確実に高めることができる。この場合、斜行部への加圧は、背向する２面を押圧するようにしても、４面全部を押圧するようにしてもよい。なお、加圧時に斜行部の肉を矩形断面形状の４箇所の角部に逃がすようにすることで、断面積が減少しないようにすることが可能である。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記加圧加工は、前記固定子コアの径方向において背向する前記斜行部の２面を加圧することにより施されることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、斜行部の断面積の減少を回避しつつ斜行部の硬度を良好に高めることができる。また、斜行部の断面形状を任意の形状に変更することができる。例えば、斜行部の断面形状が正方形である場合に、斜行部の背向する２を加圧することによって、長方形に変更することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、前記斜行部は、前記直線部よりも径方向の幅が小さくされていることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、コイルエンドの径方向幅及び外径を小さくすることができ、固定子や回転電機の小型化が可能となる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、前記斜行部は、全体に加圧加工が施されることにより硬度が高められていることを特徴とする。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、斜行部全体の硬度を均一に高めることができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、断面形状が概略矩形の導体線材が成形されてなり、互いに平行な一対の直線部と、一対の該直線部の一端を互いに接続するターン部と、一対の前記直線部の他端を屈曲させてなる一対の開放端部とを有する所定数のセグメント導体と、一対の前記直線部を収容する複数のスロットが形成された固定子コアと、を備え、所定の前記セグメント導体の前記開放端部の先端部同士が接続されることによりセグメント型コイルが形成されている回転電機の固定子の製造方法において、前記固定子コアの所定の前記スロットに前記セグメント導体を挿入配置するセグメント導体配置工程と、前記セグメント導体の前記スロットから軸方向の外部に延出した前記開放端部を前記固定子コアの周方向に折り曲げて、周方向に所定の角度をもって斜めに斜行する斜行部を形成する斜行部形成工程と、所定の前記開放端部の端末部同士を溶接して接続する溶接工程と、溶接で接続された接続部に絶縁処理を施す絶縁処理工程と、を有し、前記斜行部形成工程を行う前に、前記斜行部の形成予定部位の硬度を高める加圧加工工程を行うことを特徴とする。
【００２４】
請求項８に記載の発明によれば、斜行部形成工程を行う前に、斜行部の形成予定部位の硬度を高める加圧加工工程を行うことで、斜行部形成工程を行う際に、開放端部を折り曲げることにより形成される斜行部を、直線に近い形状に維持させることができる。これにより、斜行部におけるコイル間の隙間を小さくすることができるため、コイル同士の接触面積が増えることで、斜行部先端の高さ、即ち、コイルエンドの高さを低減することができる。また、開放端部を折り曲げて斜行部を形成する際には、セグメント導体の直線部と傾斜部の形成予定部位との境界部に硬度差があるため、開放端部の折り曲げを容易に行うことができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、前記加圧加工工程は、前記セグメント導体配置工程を行う前に行われることを特徴とする。
【００２６】
請求項９に記載の発明によれば、単独のセグメント導体に対して加圧加工を行うことができるので、加工が容易になる。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、前記加圧加工工程は、前記セグメント導体配置工程を行った後に行われることを特徴とする。
【００２８】
請求項１０に記載の発明によれば、固定子コアのスロットに配置された複数のセグメント導体を一括で加工することができるので、時間効率や生産性の向上を図ることができる。
【００２９】
請求項１１に記載の発明は、前記加圧加工工程は、加圧加工が施される前と後とで前記斜行部の断面積が変化しないように行われることを特徴とする。
【００３０】
請求項１１に記載の発明によれば、斜行部の断面積が減少しないので、斜行部の電気抵抗が大きくならないようにすることができる。なお、斜行部の断面積が減少しないように加圧加工を行うには、断面形状が概略矩形の斜行部が両側から加圧された時に、斜行部の肉が断面に沿う方向へ逃げ得るようにすればよい。
【００３１】
請求項１２に記載の発明は、前記加圧加工工程は、前記斜行部の側面の４面を規制した状態で行われることを特徴とする。
【００３２】
請求項１２に記載の発明によれば、斜行部に加圧力を伝え易いので、斜行部の硬度を確実に高めることができる。この場合、斜行部への加圧は、背向する２面を押圧するようにしても、４面全部を押圧するようにしてもよい。なお、加圧時に斜行部の肉を矩形断面形状の４箇所の角部に逃がすようにすることで、断面積が減少しないようにすることが可能である。
【００３３】
請求項１３に記載の発明は、前記加圧加工工程は、前記固定子コアの径方向両側で背向する２面を加圧して行われることを特徴とする。
【００３４】
請求項１３に記載の発明によれば、斜行部の断面積の減少を回避しつつ斜行部の硬度を良好に高めることができる。また、斜行部の断面形状を任意の形状に変更することができる。例えば、斜行部の断面形状が正方形である場合に、斜行部の背向する２を加圧することによって、長方形に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態に係る車両用交流発電機の軸方向断面図である。
【図２】実施形態に係る固定子の全体斜視図である。
【図３】実施形態に係る固定子の部分的な側面図である。
【図４】実施形態に係る固定子の部分的な断面図である。
【図５】実施形態に係るセグメント導体の模式的斜視図である。
【図６】実施形態において固定子コアのスロットにセグメント導体を挿入する状態を示す説明図である。
【図７】実施形態において接合側エンド部の外端層に位置するセグメント導体の配置状態を示す説明図である。
【図８】実施形態に係る固定子の接合側エンド部の一部を示す斜視図である。
【図９】実施形態においてセグメント導体が収容される固定子コアのスロットを説明するための固定子の部分断面図である。
【図１０】実施形態に係る固定子の製造方法の各工程を示すブロック図である。
【図１１】実施形態に係る固定子の製造方法の加圧加工工程の説明図である。
【図１２】実施形態に係る固定子の製造方法の加圧加工工程の説明図である。
【図１３】実施形態に係る固定子の製造方法の加圧加工工程の説明図であって、（ａ）は加圧前の状態を示し、（ｂ）は加圧後の状態を示す。
【図１４】他の実施形態において固定子コアのスロットにセグメント導体を挿入する状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明に係る回転電機の固定子を車両用交流発電機の固定子に適用した実施形態を図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００３７】
〔実施形態１〕
図１は、実施形態１に係る車両用交流発電機の軸方向断面図である。図２は、実施形態１に係る固定子の全体斜視図である。実施形態１に係る車両用交流発電機１は、固定子コイルが複数の略Ｕ字状のセグメント導体により構成されたセグメント型コイルであり、図１に示すように、電機子として働く固定子２と、界磁として働く回転子３と、固定子２及び回転子３を収容し、締結ボルト４ｃによって連結、固定されたフロントハウジング４ａ及びリアハウジング４ｂと、交流電力を直流電力に変換する整流器５等を含んで構成されている。
【００３８】
固定子２は、図２に示すように、固定子コア２２と、複数のセグメント導体２３により構成された固定子コイル２１と、固定子コア２２及び固定子コイル２１間を電気絶縁するインシュレータ２４とを備えている。この固定子２は、フロントハウジング４ａ及びリアハウジング４ｂ間で挟持されることにより固定されており、回転子３の外周側に所定の隙間を介して配置されている。固定子２の詳細な構造については後述する。
【００３９】
回転子３は、フロントハウジング４ａ及びリアハウジング４ｂに回転可能に支持されたシャフト３３と一体になって回転するもので、ランデル型ポールコア３２と、界磁コイル３１とを備えている。なお、シャフト３３の前端部には、自動車に搭載された走行用のエンジン（図示せず）に図示しないベルト等を介して連結されたプーリ２０が固定されている。
【００４０】
ランデル型ポールコア３２はフロント側及びリア側の一組のポールコア３２ａ、３２ｂを組み合わせて構成されている。各ポールコア３２ａ、３２ｂは、それぞれが６個の爪状磁極部３２ｃを有し、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻回して構成された界磁コイル３１を前後両側から挟み込むようにシャフト３３に嵌挿されている。本実施形態では、ポールコア３２ａ、３２ｂは、各８個の磁極を持ち、即ち、１６極の回転子３を形成している。
【００４１】
フロントハウジング４ａの軸方向端面（前端面）及びリアハウジング４ｂの軸方向端面（後端面）には、吸入孔４２ａ、４２ｂがそれぞれ設けられている。そして、フロント側の吸入孔４２ａから吸い込んだ冷却風を軸方向及び径方向に吐き出すための斜流ファン３５がフロント側のポールコア３２ａの前端面に溶接等により固着されている。同様に、リア側の吸入孔４２ｂから吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すための遠心ファン３６がリア側のポールコア３２ｂの後端面に溶接等により固着されている。また、フロントハウジング４ａ及びリアハウジング４ｂには、固定子コア２２の軸方向両端から突出した固定子コイル２１のコイルエンドに対向した部分に冷却風の吐出孔４１がそれぞれ設けられている。
【００４２】
シャフト３３の後端部近傍には、界磁コイル３１の両端に電気的に接続されたスリップリング３７、３８が形成されており、これらのスリップリング３７、３８を介してブラシ装置７から界磁コイル３１に対して給電が行われるようになっている。
【００４３】
上述した構成を有する車両用交流発電機１は、ベルト等を介してプーリ２０にエンジンからの回転力が伝えられると、回転子３がシャフト３３と共に所定方向に回転する。この状態で、スリップリング３７、３８を介してブラシ装置７から回転子３の界磁コイル３１に励磁電圧を印加することにより、ポールコア３２ａ、３２ｂのそれぞれの爪状磁極部３２ｃが励磁されて、回転子３の回転周方向に沿って交互にＮＳ磁極が形成される。これにより、固定子コイル２１に三相交流電圧を発生させることができ、整流器５の出力端子から所定の直流電流を取り出すことができる。
【００４４】
次に、固定子２の詳細について説明する。図３は、実施形態１に係る固定子の部分的な側面図である。図４は、実施形態１に係る固定子の部分的な断面図である。図５は、実施形態１に係るセグメント導体の模式的斜視図である。図６は、実施形態１において固定子コアのスロットにセグメント導体を挿入する状態を示す説明図である。図７は、実施形態１において接合側エンド部の外端層に位置するセグメント導体の配置状態を示す説明図である。図８は、実施形態１に係る固定子の接合側エンド部の一部を示す斜視図である。図９は、実施形態１においてセグメント導体が収容される固定子コアのスロットを説明するための固定子の部分断面図である。
【００４５】
なお、以下の説明において、軸方向とは、固定子コア２２の軸方向を意味し、径方向とは、固定子コア２２の径方向を意味し、周方向とは、固定子コア２２の周方向を意味するものとする。
【００４６】
固定子コア２２には、多相の固定子コイル２１を収容できるように、断面略矩形状の複数のスロット２５が形成されている。本実施形態では、回転子３の磁極数１６に対応して、２組の３相の固定子コイル２１を収容するように、９６個のスロット２５が周方向に等間隔に配置されている。
【００４７】
固定子コア２２のスロット２５に装備された固定子コイル２１は、接合端部２３ｆ同士が互いに接合された複数の略Ｕ字状のセグメント導体２３により構成されている。なお、セグメント導体２３の外周には図示しない絶縁被膜が被覆されている。セグメント導体２３は、図６に示すように、一対の直線部２３ｇ、２３ｇとそれぞれの直線部２３ｇ、２３ｇの一端部同士を連結するターン部２３ｈとからなるＵ字形状のものが採用されている。このＵ字形状のセグメント導体２３は、一対の直線部２３ｇ、２３ｇが所定のスロットピッチ離れた２個のスロット２５内に軸方向に挿入された後、スロット２５から軸方向の外部に延出する直線部２３ｇ、２３ｇの開放端部が、周方向に所定の角度をもって斜めに斜行するように折り曲げられている。
【００４８】
これにより、各セグメント導体２３は、図５に示すように、スロット２５内に挿入、配置され軸方向に沿って直線状に延びる一対のスロット挿入部２３ａ、２３ａと、各スロット挿入部２３ａ、２３ａの一端同士を連結するように一体に設けられてスロット２５の軸方向一端側（車両用交流発電機１のリア側で図１の右側。以下、同様）から突出するターン側エンド部２３ｂ（ターン部２３ｈ）と、各スロット挿入部２３ａ、２３ａの他端に一体に設けられてスロット２５の軸方向他端側（車両用交流発電機１のフロント側で図１の左側。以下、同様）から突出する一対の接合側エンド部２３ｃ、２３ｃとから構成されている。
【００４９】
ターン側エンド部２３ｂは、その先端に湾曲変形により形成された略Ｖ字状のターン部２３ｄを有している。一方、各接合側エンド部２３ｃは、屈曲変形により形成されて固定子コア２２の軸方向端面に対して所定の角度をもって斜めに斜行する接合側斜行部２３ｅと、この接合側斜行部２３ｅの先端に一体に形成され、屈曲変形により形成された接合端部２３ｆとを有している。
【００５０】
接合側斜行部２３ｅは、加圧加工が施されることにより直線部２３ｇ、２３ｇよりも硬度が高められている。そのため、図７に示すように、容易に変形し難くいことから、直線に近い形状を維持している。これにより、接合側斜行部２３ｅにおけるコイル間の隙間を小さくすることができるため、コイル同士の接触面積が増えることで、接合側斜行部２３ｅ先端の高さ、即ち、コイルエンドの高さｈを低減することができる（図３参照）。
【００５１】
固定子コア２２の各スロット２５には、それぞれ偶数本（本実施形態では４本）の電気導体（各セグメント導体２３のスロット挿入部２３ａ）が収容されている。また、一のスロット２５内の４本の電気導体は、図４に示すように、径方向に沿って内側から内端層、内中層、外中層、外端層の順で一列に配列されている。なお、一のスロット２５内の４本の電気導体は同相の固定子コイル２１を形成している。
【００５２】
各スロット２５内に収容されたこれらの電気導体が所定のパターンで接続されることにより、固定子コイル２１が形成される。なお、本実施形態では、スロット２５内の電気導体は、軸方向一端側のターン側エンド部２３ｂにおいては、ターン部２３ｄを経由することにより、また、軸方向他端側の接合側エンド部２３ｃにおいては、接合端部２３ｆ同士をアーク溶接によって接合することにより、電気的に接続されている。即ち、固定子コア２２の軸方向一端側には、スロット２５から突出した多数のターン部２３ｄによって第１コイルエンド群が形成され、固定子コア２２の軸方向他端側には、スロット２５から突出した多数の接合側エンド部２３ｃによって第２コイルエンド群が形成されている（図８参照）。
【００５３】
各スロット２５内の１本の電気導体は、所定の磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の１本の他の電気導体と対をなしている。
【００５４】
例えば、図９に示すように、一のスロット２５内の内端層の電気導体２３１ａは、固定子コア２２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ（ＮＳ磁極ピッチ）離れた他のスロット２５内の外端層の電気導体２３１ｂと対をなしている。同様に、一のスロット２５内の内中層の電気導体２３２ａは固定子コア２２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の外中層の電気導体２３２ｂと対をなしている。そして、固定子コア２２の軸方向一端側のターン側エンド部２３ｂにおいて、これらの対をなす電気導体、すなわち内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとはターン部２３ｄ（２３１ｃ）を経由することにより接続され、また、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとはターン部２３ｄ（２３２ｃ）を経由することにより接続されている。
【００５５】
したがって、固定子コア２２の軸方向一端側においては、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとを接続するターン部２３ｄ（２３２ｃ）を、内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとを接続するターン部２３ｄ（２３１ｃ）が囲むこととなる。このように、固定子コア２２の軸方向一端側においては、対をなす電気導体同士の接続部としてのターン部２３ｄ（２３２ｃ）が、同じスロット２５内に収容された他の対をなす電気導体同士の接続部としてのターン部２３ｄ（２３１ｃ）により囲まれる。そして、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとを接続するターン部２３ｄ（２３２ｃ）により中層コイルエンドが形成され、また、内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとを接続するターン部２３ｄ（２３１ｃ）により端層コイルエンドが形成される。
【００５６】
一方、一のスロット２５内の内中層の電気導体２３２ａは、固定子コア２２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の内端層の電気導体２３１ａ’とも対をなしている。同様に、一のスロット２５内の外端層の電気導体２３１ｂ’は、固定子コア２２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の外中層の電気導体２３２ｂとも対をなしている。そして、固定子コア２２の軸方向他端側の接合側エンド部２３ｂにおいて、これらの対をなす電気導体、すなわち内中層の電気導体２３２ａと内端層の電気導体２３１ａ’とは接合端部２３ｆ同士（２３２ｄと２３１ｄ’）の接合により接続され、また、外端層の電気導体２３１ｂ’と外中層の電気導体２３２ｂとは接合端部２３ｆ同士（２３１ｅ’と２３２ｅ）の接合により接続されている。
【００５７】
したがって、固定子コア２２の軸方向他端側においては、内中層の電気導体２３２ａ及び内端層の電気導体２３１ａ’を接続する内側接合部（接合端部２３２ｄ及び２３１ｄ’により構成されるもの）と、外端層の電気導体２３１ｂ’及び外中層の電気導体２３２ｂを接合する外側接合部（接合端部２３１ｅ’及び２３２ｅにより構成されるもの）とが、径方向及び周方向に互いにずれた状態で配置されている。そして、内中層の電気導体２３２ａ及び内端層の電気導体２３１ａ’を接続する内側接合部（接合端部２３２ｄ及び２３１ｄ’により構成されるもの）と、外端層の電気導体２３１ｂ’及び外中層の電気導体２３２ｂを接合する外側接合部（接合端部２３１ｅ’及び２３２ｅにより構成されるもの）とにより、異なる同心円上に配置された２つの隣接層コイルエンドが形成される。なお、外側接合部及び内側接合部には、これらの接合部の互いの絶縁と保持のために、絶縁材によるコーティングがなされている。
【００５８】
さらに、図４に示すように、内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとが、一連の導電体をほぼＵ字状に成形してなる大セグメント２３１（図６参照）により提供される。そして、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとが一連の導電体を略Ｕ字状に成形してなる小セグメント２３２（図６参照）により提供される。なお、基本となる略Ｕ字状のセグメント導体２３は、大セグメント２３１及び小セグメント２３２によって構成される。
【００５９】
以上の構成を、全てのスロット２５の基本となるセグメント導体２３について繰り返す。 なお、固定子コイル２１の各相について、基本となるセグメント導体２３により、固定子コア２２の周りを２周する巻線（コイル）が形成される。しかし、固定子コイル２１の各相について、出力用引き出し線及び中性点用引き出し線を一体に有するセグメント、並びに１周目と２周目とを接続するターン部を有するセグメントは、基本となるセグメント導体２３とは異なる異形セグメントで構成される。これら異形セグメントを用いて、固定子コイル２１の各相の巻線端が星型結線により結線される。
【００６０】
次に、固定子２の製造方法について図１０〜図１３を参照しつつ説明する。本実施形態の固定子２の製造方法は、図１０に示すように、加圧加工工程１０１と、セグメント導体配置工程１０２と、斜行部形成工程１０３と、溶接工程１０４と、絶縁処理工程１０５とを順に行う。
【００６１】
最初の加圧加工工程１０１では、断面形状が略矩形のセグメント導体２３の開放端部側にある接合側斜行部２３ｅの形成予定部位に加圧加工を施して、その部位の硬度を高める処理を行う。図１１は、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位を示す図である。この場合、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位は、加工前のセグメント導体２３の直線部２３ｇの先端部において、位置保持予定部位と曲げ予定部位との間に位置している。なお、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位は、その両側にある曲げ予定部位２３ｐ及び２３ｑの間にあり、それら曲げ予定部位２３ｐ及び２３ｑは、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位に含まれない。
【００６２】
そして、図１２に示すように、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位の全体を、ダイス５１とパンチ５３で上下両側から挟むようにセットする。本実施形態では、図１３（ａ）に示すように、ダイス５１とパンチ５３の加圧面は、固定子コア２２の径方向において背向する面となるセグメント導体２３の２面と対向している。この状態で、ダイス５１とパンチ５３で、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位を上下両側から押圧する。これにより、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位の硬度が直線部２３ｇの硬度よりも高められる。
【００６３】
なお、加圧加工終了後には、図１３（ｂ）に示すように、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位の断面形状が偏平状の矩形に変化しており、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位の径方向幅は、直線部の径方向幅よりも小さくなっている。しかし、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位の断面積は、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位の２面に加圧するようにしているため、加圧加工が施される前と後とで変化していない。
【００６４】
次のセグメント導体配置工程１０２では、固定子コア２２の所定のスロット２５に、所定のセグメント導体２３を軸方向に挿入して配置する（図６参照）。このとき、Ｕ字形状のセグメント導体２３は、一対の直線部２３ｇ、２３ｇが所定の磁極ピッチ離れた所定の２つのスロット２５に、挿入後方側にあるターン部２３ｈの両端部が固定子コア２２の端面に近接する位置まで挿入する。これにより、各直線部２３ｇ、２３ｇの挿入先端側の開放端部は、スロット２５から軸方向の外部に所定長さ延出した状態になる。
【００６５】
次の斜行部形成工程１０３では、セグメント導体２３のスロット２５から軸方向外部に延出した開放端部の端末部を保持して、その開放端部を周方向に屈曲変形させる。これにより、固定子コア２２の軸方向端面に対して所定角度をもって斜めに斜行する接合側斜行部２３ｅと、この接合側斜行部２３ｅの先端に一体に形成され、屈曲変形により形成された接合端部２３ｆとを形成する（図５及び図７参照）。なお、接合端部２３ｆは、スロット挿入部２３ａと平行に軸方向に延びるように形成される。
【００６６】
このようにして、スロット２５に挿入配置された全てのセグメント導体２３の開放端部に対して、接合側斜行部２３ｅ及び接合端部２３ｆを形成する加工を施し、斜行部形成工程１０３を終了する。なお、開放端部の屈曲加工時には、スプリングバックが発生し易いことから、斜行部形成工程１０３終了時においては、セグメント導体２３の開放端部の端末部（接合端部２３ｆ）の軸方向位置が不揃いになり易い。そのため、溶接工程１０４を行う前に、必要に応じて位置揃え工程を行うようにしてもよい。
【００６７】
次の溶接工程１０４では、まず、接合端部２３ｆに対してアース電極を装着し、それら接合端部２３ｆをアース電極で位置固定する。その後、溶接電極を下降させて、接続すべき接合端部２３ｆと所定距離を隔てて対向するように溶接電極をセットする。次いで、接続すべき接合端部２３ｆのそれぞれに対して、溶接電極からアークを放射させてアーク溶接を行う。これにより、放射されたアークにより接合端部２３ｆに溶融部が形成され、接続すべき接合端部２３ｆが溶融部で接合される。その後、アース電極及び溶接電極を退避させて、溶接工程１０４を終了する。
【００６８】
次の絶縁処理工程１０５では、溶接工程１０４で溶接により接合された接合端部２３ｆ及びその周辺の導体露出部の絶縁処理を行う。本実施形態では、導体露出部及びその近傍の絶縁被膜の表面に粉体樹脂を塗布し、塗布した粉体樹脂を熱で溶融固化させる。これにより、導体露出部及びその近傍の絶縁被膜の表面が溶融固化した粉体樹脂で被覆されることにより、電気的に絶縁される。
【００６９】
絶縁処理工程１０５終了後、必要に応じて適宜処理を施し、固定子２を完成させる。
【００７０】
以上のように、本実施形態の固定子２によれば、セグメント導体２３の接合側斜行部２３ｅは、直線部２３ｇよりも硬度が高められている。そのため、開放端部を折り曲げることにより接合側斜行部２３ｅが形成された際には、容易に変形し難くいことから、直線に近い形状を維持する。よって、接合側斜行部２３ｅにおけるコイル間の隙間を小さくすることができるため、コイル同士の接触面積が増えることで、接合側斜行部２３ｅ先端の高さ、即ち、コイルエンドの高さｈを低減することができる。
【００７１】
また、本実施形態では、接合側斜行部２３ｅは、ダイス５１パンチ５３による加圧加工が施されることにより硬度が高められているので、接合側斜行部２３ｅの硬度を簡単且つ容易に高めることができる。
【００７２】
さらに、本実施形態では、接合側斜行部２３ｅは、加圧加工が施される前と後とで断面積が変化しないようにされているので、接合側斜行部２３ｅの電気抵抗が大きくならないようにすることができる。
【００７３】
また、本実施形態では、加圧加工は、固定子コア２２の径方向において背向する接合側斜行部２３ｅの２面を加圧することにより施されるので、接合側斜行部２３ｅの断面積の減少を回避しつつ、接合側斜行部２３ｅの硬度を良好に高めることができる。また、接合側斜行部２３ｅの断面形状を任意の形状に変更することができる。
【００７４】
また、本実施形態では、接合側斜行部２３ｅは、直線部２３ｇよりも径方向の幅が小さくされているので、コイルエンドの径方向幅及び外径を小さくすることができ、固定子２や車両用交流発電機１の小型化が可能となる。
【００７５】
さらに、本実施形態では、接合側斜行部２３ｅは、全体に加圧加工が施されることにより硬度が高められているので、接合側斜行部２３ｅ全体の硬度を均一に高めることができる。
【００７６】
そして、本実施形態の固定子２の製造方法によれば、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位の硬度を高める加圧加工工程を有するため、コイルエンドの高さｈを低減することができる固定子２を簡単に製造することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、加圧加工工程１０１を、セグメント導体配置工程１０２を行う前に行うようにしているので、単独のセグメント導体２３に対して加圧加工を行うことができるので、加工が容易になる。
【００７８】
〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
【００７９】
例えば、上記の実施形態では、加圧加工工程１０１において、加圧加工を、固定子コア２２の径方向において背向する接合側斜行部２３ｅの２面を加圧して行うようにしていたが、接合側斜行部２３ｅの側面の４面を規制した状態で、加圧加工を施すようにしてもよい。このようにすれば、接合側斜行部２３ｅに加圧力を伝え易いので、接合側斜行部２３ｅの硬度を確実に高めることができる。
【００８０】
また、上記の実施形態では、加圧加工工程１０１は、セグメント導体配置工程１０２を行う前に行うようにしていたが、セグメント導体配置工程１０２を行った後に加圧加工工程１０１を行うようにしもよい。このようにすれば、固定子コア２２のスロット２５に配置された複数のセグメント導体２３を一括で加工することができるので、時間効率や生産性の向上を図ることができる。
【００８１】
また、上記の実施形態では、固定子巻線２１を構成するセグメント導体２３は、図６に示すように、基本となる略Ｕ字状のセグメント導体２３として、大セグメント２３１と小セグメント２３２とを組み合わせたものが採用されているが、例えば図１４に示すように、同一形状の２個のセグメント導体２３Ａ、２３Ｂを組み合わせるようにしてもよい。
【００８２】
この場合、２個のセグメント導体２３Ａ、２３Ｂは、それらの一対の脚部２３ｇ、２３ｇが、同一のスロット２５ではなく、隣接した２個のスロット２５Ａ、２５Ｂに別々に挿入される。即ち、図１４の右側にある２個のセグメント導体２３Ａ、２３Ｂにおいて、一方のセグメント導体２３Ａは、一方の脚部２３ｇが一のスロット２５Ａの外端層に挿入され、他方の脚部２３ｇが固定子コア２２の反時計回り方向に向けて１磁極ピッチ（ＮＳ磁極ピッチ）離れた他のスロット（図示せず）の外中層に挿入される。
【００８３】
そして、他方のセグメント導体２３Ｂは、一方の脚部２３ｇがスロット２５Ａと隣接したスロット２５Ｂの外端層に挿入され、他方の脚部２３ｇが固定子コア２２の反時計回り方向に向けて１磁極ピッチ（ＮＳ磁極ピッチ）離れた他のスロット（図示せず）の外中層に挿入される。即ち、２個のセグメント導体２３Ａ、２３Ｂは、周方向に１スロットピッチずれた状態に配置される。
【００８４】
これにより、セグメント導体２３Ａのターン部２３ｈとセグメント導体２３Ｂのターン部２３ｈは、軸方向外方へ最も突出している中央部で交差しなくなるので、固定子コア２２の一端面から突出しているターン部２３ｈの突出高さを低くすることができる。
【００８５】
なお、本実施形態の場合にも、上記のようにして、各スロット２５に、それぞれ偶数本（本実施形態では４本）の脚部２３ｇが挿入され、一のスロット２５内に４本の脚部２３ｇが径方向に沿って一列に配列される。そして、それらセグメント導体２３Ａ、２３Ｂの、スロット２５から外部へ延出した脚部２３ｇ、２３ｇの開放端部は、上記の実施形態の場合と同様に、周方向に所定の角度をもって斜めに斜行する所定形状（Ｓ字形状）の接合側斜行部２３ｅを形成しつつ折り曲げられた後、所定のセグメント導体２３の開放端部の端末部同士が溶接により接続されることによって固定子巻線２１が形成される。
【００８６】
なお、上記の実施形態は、本発明に係る回転電機の固定子を車両用交流発電機１の固定子２に適用した例を説明したが、本発明は、車両に搭載される回転電機として、発電機、あるいは電動機、さらには両者を選択的に使用しうる回転電機の固定子にも利用することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１…車両用交流発電機（回転電機）、 ２…固定子、 ３…回転子、 ４…ハウジング、 ５…整流器、 ２１…固定子コイル、 ２２…固定子コア、 ２３、２３Ａ、２３Ｂ…セグメント導体、 ２３１…大セグメント、 ２３２…小セグメント、２３ａ…スロット挿入部、 ２３ｂ…ターン側エンド部、 ２３ｂ”…第１開放端部、 ２３ｃ…接合側エンド部、 ２３ｃ”…第２開放端部、 ２３ｄ…ターン部、 ２３ｅ…接合側斜行部（斜行部）、 ２３ｆ…接合端部、 ２４…インシュレータ、 ２５、２５Ａ、２５Ｂ…スロット、 ５１…ダイス、 ５３…パンチ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両に搭載される回転電機の固定子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セグメント型コイルが巻装されている固定子を搭載した回転電機として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この固定子は、周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、スロットに挿入配置された複数の導体セグメントの所定の開放端同士が接続されて固定子コアに巻装された固定子コイルとを備えている。
【０００３】
固定子コイルを形成するセグメント導体は、互いに平行な一対の直線部と、一対の直線部の一端を互いに接続するターン部とを有して略Ｕ字状に成形されている。このセグメント導体は、一対の直線部が所定のスロットピッチ離れた２個のスロットに軸方向一端側から挿入される。そして、スロットから軸方向他端側に延出した開放端部が、周方向に所定角度で斜めに斜行するように曲げられ、所定の開放端部の先端部同士が溶接等で接続されることによって直列に接続されてなるセグメント型コイルが形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４３８５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電動機及び発電機として車両に使用される回転電機においては、高出力の要請に伴って大型化する傾向にある。特に、上記のセグメント型コイルの場合には、スロットから軸方向外部に延出したセグメント導体の開放端部が、周方向に斜めに斜行するように曲げられた後、開放端部の先端部同士が溶接等で接続される構造であるため、固定子コアの軸方向端面から外方へ突出した部分（コイルエンド）の突出高さが大きくなる。その結果、固定子コイルの体格が軸方向に大型化し易い。
【０００６】
また、セグメント導体の開放端部が、周方向に斜めに斜行するように曲げられることにより形成される斜行部は、スロットピッチが長かったり、磁極数が少なかったりすると、湾曲状に撓んだ状態になってしまい、コイルエンドの突出高さ増大の原因になることが分かった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、セグメント型コイルにおいて、コイルエンドの高さを低減し得るようにした回転電機の固定子及びその製造方法を提供することを解決すべき課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、断面形状が概略矩形の導体線材が成形されてなり、互いに平行な一対の直線部と、一対の該直線部の一端を互いに接続するターン部と、一対の前記直線部の他端を屈曲させてなる一対の開放端部とを有する所定数のセグメント導体と、一対の前記直線部を収容する複数のスロットが形成された固定子コアと、を備え、前記セグメント導体の所定の前記開放端部の先端部同士が接続されてセグメント型コイルが形成されている回転電機の固定子において、前記開放端部は、周方向に所定の角度をもって斜めに斜行するように折り曲げられた斜行部と、該斜行部の先端から軸方向に延出する接合端部とを有し、前記斜行部は、前記直線部よりも硬度が高められていることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、セグメント導体の斜行部は、直線部よりも硬度が高められている。そのため、周方向に所定の角度をもって斜めに斜行するように開放端部を折り曲げることにより形成される斜行部は、容易に変形し難くいことから、直線に近い形状を維持する。よって、斜行部におけるコイル間の隙間を小さくすることができるため、コイル同士の接触面積が増えることで、斜行部先端の高さ、即ち、コイルエンドの高さを低減することができる。
【００１０】
本発明において、斜行部は、セグメント導体の開放端部のうち、周方向に所定の角度をもって斜めに斜行する部分である。本発明では、セグメント導体の直線部と斜行部との間に形成される屈曲部は、斜行部に含まれない。また、開放端部の先端と斜行部との間に屈曲部が形成されている場合には、その屈曲部も斜行部に含まれない。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記斜行部は、加圧加工が施されることにより硬度が高められていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、加圧加工により、斜行部の硬度を簡単且つ容易に高めることができる。加工手段としては、例えば、パンチやローラ等の面で押圧するようにした加圧加工装置を用いることができる。この場合、加圧面に、例えばしぼ模様等の微小な凹凸を有するものを用いることが好ましい。このようにすれば、加工荷重を小さくすることができるので、セグメント導体の表面に被覆された絶縁被膜の損傷を抑制することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記斜行部は、前記加圧加工が施される前と後とで断面積が変化していないことを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、斜行部の断面積が減少しないので、斜行部の電気抵抗が大きくならないようにすることができる。なお、斜行部の断面積が減少しないように加圧加工を行うには、断面形状が概略矩形の斜行部が両側から加圧された時に、斜行部の肉が断面に沿う方向へ逃げ得るようにすればよい。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記加圧加工は、前記斜行部の側面の４面を規制した状態で施されることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、斜行部に加圧力を伝え易いので、斜行部の硬度を確実に高めることができる。この場合、斜行部への加圧は、背向する２面を押圧するようにしても、４面全部を押圧するようにしてもよい。なお、加圧時に斜行部の肉を矩形断面形状の４箇所の角部に逃がすようにすることで、断面積が減少しないようにすることが可能である。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記加圧加工は、前記固定子コアの径方向において背向する前記斜行部の２面を加圧することにより施されることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、斜行部の断面積の減少を回避しつつ斜行部の硬度を良好に高めることができる。また、斜行部の断面形状を任意の形状に変更することができる。例えば、斜行部の断面形状が正方形である場合に、斜行部の背向する２を加圧することによって、長方形に変更することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、前記斜行部は、前記直線部よりも径方向の幅が小さくされていることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、コイルエンドの径方向幅及び外径を小さくすることができ、固定子や回転電機の小型化が可能となる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、前記斜行部は、全体に加圧加工が施されることにより硬度が高められていることを特徴とする。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、斜行部全体の硬度を均一に高めることができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、断面形状が概略矩形の導体線材が成形されてなり、互いに平行な一対の直線部と、一対の該直線部の一端を互いに接続するターン部と、一対の前記直線部の他端を屈曲させてなる一対の開放端部とを有する所定数のセグメント導体と、一対の前記直線部を収容する複数のスロットが形成された固定子コアと、を備え、所定の前記セグメント導体の前記開放端部の先端部同士が接続されることによりセグメント型コイルが形成されている回転電機の固定子の製造方法において、前記固定子コアの所定の前記スロットに前記セグメント導体を挿入配置するセグメント導体配置工程と、前記セグメント導体の前記スロットから軸方向の外部に延出した前記開放端部を前記固定子コアの周方向に折り曲げて、周方向に所定の角度をもって斜めに斜行する斜行部を形成する斜行部形成工程と、所定の前記開放端部の端末部同士を溶接して接続する溶接工程と、溶接で接続された接続部に絶縁処理を施す絶縁処理工程と、を有し、前記斜行部形成工程を行う前に、前記斜行部の形成予定部位の硬度を高める加圧加工工程を行うことを特徴とする。
【００２４】
請求項８に記載の発明によれば、斜行部形成工程を行う前に、斜行部の形成予定部位の硬度を高める加圧加工工程を行うことで、斜行部形成工程を行う際に、開放端部を折り曲げることにより形成される斜行部を、直線に近い形状に維持させることができる。これにより、斜行部におけるコイル間の隙間を小さくすることができるため、コイル同士の接触面積が増えることで、斜行部先端の高さ、即ち、コイルエンドの高さを低減することができる。また、開放端部を折り曲げて斜行部を形成する際には、セグメント導体の直線部と傾斜部の形成予定部位との境界部に硬度差があるため、開放端部の折り曲げを容易に行うことができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、前記加圧加工工程は、前記セグメント導体配置工程を行う前に行われることを特徴とする。
【００２６】
請求項９に記載の発明によれば、単独のセグメント導体に対して加圧加工を行うことができるので、加工が容易になる。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、前記加圧加工工程は、前記セグメント導体配置工程を行った後に行われることを特徴とする。
【００２８】
請求項１０に記載の発明によれば、固定子コアのスロットに配置された複数のセグメント導体を一括で加工することができるので、時間効率や生産性の向上を図ることができる。
【００２９】
請求項１１に記載の発明は、前記加圧加工工程は、加圧加工が施される前と後とで前記斜行部の断面積が変化しないように行われることを特徴とする。
【００３０】
請求項１１に記載の発明によれば、斜行部の断面積が減少しないので、斜行部の電気抵抗が大きくならないようにすることができる。なお、斜行部の断面積が減少しないように加圧加工を行うには、断面形状が概略矩形の斜行部が両側から加圧された時に、斜行部の肉が断面に沿う方向へ逃げ得るようにすればよい。
【００３１】
請求項１２に記載の発明は、前記加圧加工工程は、前記斜行部の側面の４面を規制した状態で行われることを特徴とする。
【００３２】
請求項１２に記載の発明によれば、斜行部に加圧力を伝え易いので、斜行部の硬度を確実に高めることができる。この場合、斜行部への加圧は、背向する２面を押圧するようにしても、４面全部を押圧するようにしてもよい。なお、加圧時に斜行部の肉を矩形断面形状の４箇所の角部に逃がすようにすることで、断面積が減少しないようにすることが可能である。
【００３３】
請求項１３に記載の発明は、前記加圧加工工程は、前記固定子コアの径方向両側で背向する２面を加圧して行われることを特徴とする。
【００３４】
請求項１３に記載の発明によれば、斜行部の断面積の減少を回避しつつ斜行部の硬度を良好に高めることができる。また、斜行部の断面形状を任意の形状に変更することができる。例えば、斜行部の断面形状が正方形である場合に、斜行部の背向する２を加圧することによって、長方形に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態に係る車両用交流発電機の軸方向断面図である。
【図２】実施形態に係る固定子の全体斜視図である。
【図３】実施形態に係る固定子の部分的な側面図である。
【図４】実施形態に係る固定子の部分的な断面図である。
【図５】実施形態に係るセグメント導体の模式的斜視図である。
【図６】実施形態において固定子コアのスロットにセグメント導体を挿入する状態を示す説明図である。
【図７】実施形態において接合側エンド部の外端層に位置するセグメント導体の配置状態を示す説明図である。
【図８】実施形態に係る固定子の接合側エンド部の一部を示す斜視図である。
【図９】実施形態においてセグメント導体が収容される固定子コアのスロットを説明するための固定子の部分断面図である。
【図１０】実施形態に係る固定子の製造方法の各工程を示すブロック図である。
【図１１】実施形態に係る固定子の製造方法の加圧加工工程の説明図である。
【図１２】実施形態に係る固定子の製造方法の加圧加工工程の説明図である。
【図１３】実施形態に係る固定子の製造方法の加圧加工工程の説明図であって、（ａ）は加圧前の状態を示し、（ｂ）は加圧後の状態を示す。
【図１４】他の実施形態において固定子コアのスロットにセグメント導体を挿入する状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明に係る回転電機の固定子を車両用交流発電機の固定子に適用した実施形態を図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００３７】
〔実施形態１〕
図１は、実施形態１に係る車両用交流発電機の軸方向断面図である。図２は、実施形態１に係る固定子の全体斜視図である。実施形態１に係る車両用交流発電機１は、固定子コイルが複数の略Ｕ字状のセグメント導体により構成されたセグメント型コイルであり、図１に示すように、電機子として働く固定子２と、界磁として働く回転子３と、固定子２及び回転子３を収容し、締結ボルト４ｃによって連結、固定されたフロントハウジング４ａ及びリアハウジング４ｂと、交流電力を直流電力に変換する整流器５等を含んで構成されている。
【００３８】
固定子２は、図２に示すように、固定子コア２２と、複数のセグメント導体２３により構成された固定子コイル２１と、固定子コア２２及び固定子コイル２１間を電気絶縁するインシュレータ２４とを備えている。この固定子２は、フロントハウジング４ａ及びリアハウジング４ｂ間で挟持されることにより固定されており、回転子３の外周側に所定の隙間を介して配置されている。固定子２の詳細な構造については後述する。
【００３９】
回転子３は、フロントハウジング４ａ及びリアハウジング４ｂに回転可能に支持されたシャフト３３と一体になって回転するもので、ランデル型ポールコア３２と、界磁コイル３１とを備えている。なお、シャフト３３の前端部には、自動車に搭載された走行用のエンジン（図示せず）に図示しないベルト等を介して連結されたプーリ２０が固定されている。
【００４０】
ランデル型ポールコア３２はフロント側及びリア側の一組のポールコア３２ａ、３２ｂを組み合わせて構成されている。各ポールコア３２ａ、３２ｂは、それぞれが６個の爪状磁極部３２ｃを有し、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻回して構成された界磁コイル３１を前後両側から挟み込むようにシャフト３３に嵌挿されている。本実施形態では、ポールコア３２ａ、３２ｂは、各８個の磁極を持ち、即ち、１６極の回転子３を形成している。
【００４１】
フロントハウジング４ａの軸方向端面（前端面）及びリアハウジング４ｂの軸方向端面（後端面）には、吸入孔４２ａ、４２ｂがそれぞれ設けられている。そして、フロント側の吸入孔４２ａから吸い込んだ冷却風を軸方向及び径方向に吐き出すための斜流ファン３５がフロント側のポールコア３２ａの前端面に溶接等により固着されている。同様に、リア側の吸入孔４２ｂから吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すための遠心ファン３６がリア側のポールコア３２ｂの後端面に溶接等により固着されている。また、フロントハウジング４ａ及びリアハウジング４ｂには、固定子コア２２の軸方向両端から突出した固定子コイル２１のコイルエンドに対向した部分に冷却風の吐出孔４１がそれぞれ設けられている。
【００４２】
シャフト３３の後端部近傍には、界磁コイル３１の両端に電気的に接続されたスリップリング３７、３８が形成されており、これらのスリップリング３７、３８を介してブラシ装置７から界磁コイル３１に対して給電が行われるようになっている。
【００４３】
上述した構成を有する車両用交流発電機１は、ベルト等を介してプーリ２０にエンジンからの回転力が伝えられると、回転子３がシャフト３３と共に所定方向に回転する。この状態で、スリップリング３７、３８を介してブラシ装置７から回転子３の界磁コイル３１に励磁電圧を印加することにより、ポールコア３２ａ、３２ｂのそれぞれの爪状磁極部３２ｃが励磁されて、回転子３の回転周方向に沿って交互にＮＳ磁極が形成される。これにより、固定子コイル２１に三相交流電圧を発生させることができ、整流器５の出力端子から所定の直流電流を取り出すことができる。
【００４４】
次に、固定子２の詳細について説明する。図３は、実施形態１に係る固定子の部分的な側面図である。図４は、実施形態１に係る固定子の部分的な断面図である。図５は、実施形態１に係るセグメント導体の模式的斜視図である。図６は、実施形態１において固定子コアのスロットにセグメント導体を挿入する状態を示す説明図である。図７は、実施形態１において接合側エンド部の外端層に位置するセグメント導体の配置状態を示す説明図である。図８は、実施形態１に係る固定子の接合側エンド部の一部を示す斜視図である。図９は、実施形態１においてセグメント導体が収容される固定子コアのスロットを説明するための固定子の部分断面図である。
【００４５】
なお、以下の説明において、軸方向とは、固定子コア２２の軸方向を意味し、径方向とは、固定子コア２２の径方向を意味し、周方向とは、固定子コア２２の周方向を意味するものとする。
【００４６】
固定子コア２２には、多相の固定子コイル２１を収容できるように、断面略矩形状の複数のスロット２５が形成されている。本実施形態では、回転子３の磁極数１６に対応して、２組の３相の固定子コイル２１を収容するように、９６個のスロット２５が周方向に等間隔に配置されている。
【００４７】
固定子コア２２のスロット２５に装備された固定子コイル２１は、接合端部２３ｆ同士が互いに接合された複数の略Ｕ字状のセグメント導体２３により構成されている。なお、セグメント導体２３の外周には図示しない絶縁被膜が被覆されている。セグメント導体２３は、図６に示すように、一対の直線部２３ｇ、２３ｇとそれぞれの直線部２３ｇ、２３ｇの一端部同士を連結するターン部２３ｈとからなるＵ字形状のものが採用されている。このＵ字形状のセグメント導体２３は、一対の直線部２３ｇ、２３ｇが所定のスロットピッチ離れた２個のスロット２５内に軸方向に挿入された後、スロット２５から軸方向の外部に延出する直線部２３ｇ、２３ｇの開放端部が、周方向に所定の角度をもって斜めに斜行するように折り曲げられている。
【００４８】
これにより、各セグメント導体２３は、図５に示すように、スロット２５内に挿入、配置され軸方向に沿って直線状に延びる一対のスロット挿入部２３ａ、２３ａと、各スロット挿入部２３ａ、２３ａの一端同士を連結するように一体に設けられてスロット２５の軸方向一端側（車両用交流発電機１のリア側で図１の右側。以下、同様）から突出するターン側エンド部２３ｂ（ターン部２３ｈ）と、各スロット挿入部２３ａ、２３ａの他端に一体に設けられてスロット２５の軸方向他端側（車両用交流発電機１のフロント側で図１の左側。以下、同様）から突出する一対の接合側エンド部２３ｃ、２３ｃとから構成されている。
【００４９】
ターン側エンド部２３ｂは、その先端に湾曲変形により形成された略Ｖ字状のターン部２３ｄを有している。一方、各接合側エンド部２３ｃは、屈曲変形により形成されて固定子コア２２の軸方向端面に対して所定の角度をもって斜めに斜行する接合側斜行部２３ｅと、この接合側斜行部２３ｅの先端に一体に形成され、屈曲変形により形成された接合端部２３ｆとを有している。
【００５０】
接合側斜行部２３ｅは、加圧加工が施されることにより直線部２３ｇ、２３ｇよりも硬度が高められている。そのため、図７に示すように、容易に変形し難くいことから、直線に近い形状を維持している。これにより、接合側斜行部２３ｅにおけるコイル間の隙間を小さくすることができるため、コイル同士の接触面積が増えることで、接合側斜行部２３ｅ先端の高さ、即ち、コイルエンドの高さｈを低減することができる（図３参照）。
【００５１】
固定子コア２２の各スロット２５には、それぞれ偶数本（本実施形態では４本）の電気導体（各セグメント導体２３のスロット挿入部２３ａ）が収容されている。また、一のスロット２５内の４本の電気導体は、図４に示すように、径方向に沿って内側から内端層、内中層、外中層、外端層の順で一列に配列されている。なお、一のスロット２５内の４本の電気導体は同相の固定子コイル２１を形成している。
【００５２】
各スロット２５内に収容されたこれらの電気導体が所定のパターンで接続されることにより、固定子コイル２１が形成される。なお、本実施形態では、スロット２５内の電気導体は、軸方向一端側のターン側エンド部２３ｂにおいては、ターン部２３ｄを経由することにより、また、軸方向他端側の接合側エンド部２３ｃにおいては、接合端部２３ｆ同士をアーク溶接によって接合することにより、電気的に接続されている。即ち、固定子コア２２の軸方向一端側には、スロット２５から突出した多数のターン部２３ｄによって第１コイルエンド群が形成され、固定子コア２２の軸方向他端側には、スロット２５から突出した多数の接合側エンド部２３ｃによって第２コイルエンド群が形成されている（図８参照）。
【００５３】
各スロット２５内の１本の電気導体は、所定の磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の１本の他の電気導体と対をなしている。
【００５４】
例えば、図９に示すように、一のスロット２５内の内端層の電気導体２３１ａは、固定子コア２２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ（ＮＳ磁極ピッチ）離れた他のスロット２５内の外端層の電気導体２３１ｂと対をなしている。同様に、一のスロット２５内の内中層の電気導体２３２ａは固定子コア２２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の外中層の電気導体２３２ｂと対をなしている。そして、固定子コア２２の軸方向一端側のターン側エンド部２３ｂにおいて、これらの対をなす電気導体、すなわち内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとはターン部２３ｄ（２３１ｃ）を経由することにより接続され、また、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとはターン部２３ｄ（２３２ｃ）を経由することにより接続されている。
【００５５】
したがって、固定子コア２２の軸方向一端側においては、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとを接続するターン部２３ｄ（２３２ｃ）を、内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとを接続するターン部２３ｄ（２３１ｃ）が囲むこととなる。このように、固定子コア２２の軸方向一端側においては、対をなす電気導体同士の接続部としてのターン部２３ｄ（２３２ｃ）が、同じスロット２５内に収容された他の対をなす電気導体同士の接続部としてのターン部２３ｄ（２３１ｃ）により囲まれる。そして、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとを接続するターン部２３ｄ（２３２ｃ）により中層コイルエンドが形成され、また、内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとを接続するターン部２３ｄ（２３１ｃ）により端層コイルエンドが形成される。
【００５６】
一方、一のスロット２５内の内中層の電気導体２３２ａは、固定子コア２２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の内端層の電気導体２３１ａ’とも対をなしている。同様に、一のスロット２５内の外端層の電気導体２３１ｂ’は、固定子コア２２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の外中層の電気導体２３２ｂとも対をなしている。そして、固定子コア２２の軸方向他端側の接合側エンド部２３ｂにおいて、これらの対をなす電気導体、すなわち内中層の電気導体２３２ａと内端層の電気導体２３１ａ’とは接合端部２３ｆ同士（２３２ｄと２３１ｄ’）の接合により接続され、また、外端層の電気導体２３１ｂ’と外中層の電気導体２３２ｂとは接合端部２３ｆ同士（２３１ｅ’と２３２ｅ）の接合により接続されている。
【００５７】
したがって、固定子コア２２の軸方向他端側においては、内中層の電気導体２３２ａ及び内端層の電気導体２３１ａ’を接続する内側接合部（接合端部２３２ｄ及び２３１ｄ’により構成されるもの）と、外端層の電気導体２３１ｂ’及び外中層の電気導体２３２ｂを接合する外側接合部（接合端部２３１ｅ’及び２３２ｅにより構成されるもの）とが、径方向及び周方向に互いにずれた状態で配置されている。そして、内中層の電気導体２３２ａ及び内端層の電気導体２３１ａ’を接続する内側接合部（接合端部２３２ｄ及び２３１ｄ’により構成されるもの）と、外端層の電気導体２３１ｂ’及び外中層の電気導体２３２ｂを接合する外側接合部（接合端部２３１ｅ’及び２３２ｅにより構成されるもの）とにより、異なる同心円上に配置された２つの隣接層コイルエンドが形成される。なお、外側接合部及び内側接合部には、これらの接合部の互いの絶縁と保持のために、絶縁材によるコーティングがなされている。
【００５８】
さらに、図４に示すように、内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとが、一連の導電体をほぼＵ字状に成形してなる大セグメント２３１（図６参照）により提供される。そして、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとが一連の導電体を略Ｕ字状に成形してなる小セグメント２３２（図６参照）により提供される。なお、基本となる略Ｕ字状のセグメント導体２３は、大セグメント２３１及び小セグメント２３２によって構成される。
【００５９】
以上の構成を、全てのスロット２５の基本となるセグメント導体２３について繰り返す。 なお、固定子コイル２１の各相について、基本となるセグメント導体２３により、固定子コア２２の周りを２周する巻線（コイル）が形成される。しかし、固定子コイル２１の各相について、出力用引き出し線及び中性点用引き出し線を一体に有するセグメント、並びに１周目と２周目とを接続するターン部を有するセグメントは、基本となるセグメント導体２３とは異なる異形セグメントで構成される。これら異形セグメントを用いて、固定子コイル２１の各相の巻線端が星型結線により結線される。
【００６０】
次に、固定子２の製造方法について図１０〜図１３を参照しつつ説明する。本実施形態の固定子２の製造方法は、図１０に示すように、加圧加工工程１０１と、セグメント導体配置工程１０２と、斜行部形成工程１０３と、溶接工程１０４と、絶縁処理工程１０５とを順に行う。
【００６１】
最初の加圧加工工程１０１では、断面形状が略矩形のセグメント導体２３の開放端部側にある接合側斜行部２３ｅの形成予定部位に加圧加工を施して、その部位の硬度を高める処理を行う。図１１は、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位を示す図である。この場合、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位は、加工前のセグメント導体２３の直線部２３ｇの先端部において、位置保持予定部位と曲げ予定部位との間に位置している。なお、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位は、その両側にある曲げ予定部位２３ｐ及び２３ｑの間にあり、それら曲げ予定部位２３ｐ及び２３ｑは、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位に含まれない。
【００６２】
そして、図１２に示すように、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位の全体を、ダイス５１とパンチ５３で上下両側から挟むようにセットする。本実施形態では、図１３（ａ）に示すように、ダイス５１とパンチ５３の加圧面は、固定子コア２２の径方向において背向する面となるセグメント導体２３の２面と対向している。この状態で、ダイス５１とパンチ５３で、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位を上下両側から押圧する。これにより、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位の硬度が直線部２３ｇの硬度よりも高められる。
【００６３】
なお、加圧加工終了後には、図１３（ｂ）に示すように、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位の断面形状が偏平状の矩形に変化しており、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位の径方向幅は、直線部の径方向幅よりも小さくなっている。しかし、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位の断面積は、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位の２面に加圧するようにしているため、加圧加工が施される前と後とで変化していない。
【００６４】
次のセグメント導体配置工程１０２では、固定子コア２２の所定のスロット２５に、所定のセグメント導体２３を軸方向に挿入して配置する（図６参照）。このとき、Ｕ字形状のセグメント導体２３は、一対の直線部２３ｇ、２３ｇが所定の磁極ピッチ離れた所定の２つのスロット２５に、挿入後方側にあるターン部２３ｈの両端部が固定子コア２２の端面に近接する位置まで挿入する。これにより、各直線部２３ｇ、２３ｇの挿入先端側の開放端部は、スロット２５から軸方向の外部に所定長さ延出した状態になる。
【００６５】
次の斜行部形成工程１０３では、セグメント導体２３のスロット２５から軸方向外部に延出した開放端部の端末部を保持して、その開放端部を周方向に屈曲変形させる。これにより、固定子コア２２の軸方向端面に対して所定角度をもって斜めに斜行する接合側斜行部２３ｅと、この接合側斜行部２３ｅの先端に一体に形成され、屈曲変形により形成された接合端部２３ｆとを形成する（図５及び図７参照）。なお、接合端部２３ｆは、スロット挿入部２３ａと平行に軸方向に延びるように形成される。
【００６６】
このようにして、スロット２５に挿入配置された全てのセグメント導体２３の開放端部に対して、接合側斜行部２３ｅ及び接合端部２３ｆを形成する加工を施し、斜行部形成工程１０３を終了する。なお、開放端部の屈曲加工時には、スプリングバックが発生し易いことから、斜行部形成工程１０３終了時においては、セグメント導体２３の開放端部の端末部（接合端部２３ｆ）の軸方向位置が不揃いになり易い。そのため、溶接工程１０４を行う前に、必要に応じて位置揃え工程を行うようにしてもよい。
【００６７】
次の溶接工程１０４では、まず、接合端部２３ｆに対してアース電極を装着し、それら接合端部２３ｆをアース電極で位置固定する。その後、溶接電極を下降させて、接続すべき接合端部２３ｆと所定距離を隔てて対向するように溶接電極をセットする。次いで、接続すべき接合端部２３ｆのそれぞれに対して、溶接電極からアークを放射させてアーク溶接を行う。これにより、放射されたアークにより接合端部２３ｆに溶融部が形成され、接続すべき接合端部２３ｆが溶融部で接合される。その後、アース電極及び溶接電極を退避させて、溶接工程１０４を終了する。
【００６８】
次の絶縁処理工程１０５では、溶接工程１０４で溶接により接合された接合端部２３ｆ及びその周辺の導体露出部の絶縁処理を行う。本実施形態では、導体露出部及びその近傍の絶縁被膜の表面に粉体樹脂を塗布し、塗布した粉体樹脂を熱で溶融固化させる。これにより、導体露出部及びその近傍の絶縁被膜の表面が溶融固化した粉体樹脂で被覆されることにより、電気的に絶縁される。
【００６９】
絶縁処理工程１０５終了後、必要に応じて適宜処理を施し、固定子２を完成させる。
【００７０】
以上のように、本実施形態の固定子２によれば、セグメント導体２３の接合側斜行部２３ｅは、直線部２３ｇよりも硬度が高められている。そのため、開放端部を折り曲げることにより接合側斜行部２３ｅが形成された際には、容易に変形し難くいことから、直線に近い形状を維持する。よって、接合側斜行部２３ｅにおけるコイル間の隙間を小さくすることができるため、コイル同士の接触面積が増えることで、接合側斜行部２３ｅ先端の高さ、即ち、コイルエンドの高さｈを低減することができる。
【００７１】
また、本実施形態では、接合側斜行部２３ｅは、ダイス５１パンチ５３による加圧加工が施されることにより硬度が高められているので、接合側斜行部２３ｅの硬度を簡単且つ容易に高めることができる。
【００７２】
さらに、本実施形態では、接合側斜行部２３ｅは、加圧加工が施される前と後とで断面積が変化しないようにされているので、接合側斜行部２３ｅの電気抵抗が大きくならないようにすることができる。
【００７３】
また、本実施形態では、加圧加工は、固定子コア２２の径方向において背向する接合側斜行部２３ｅの２面を加圧することにより施されるので、接合側斜行部２３ｅの断面積の減少を回避しつつ、接合側斜行部２３ｅの硬度を良好に高めることができる。また、接合側斜行部２３ｅの断面形状を任意の形状に変更することができる。
【００７４】
また、本実施形態では、接合側斜行部２３ｅは、直線部２３ｇよりも径方向の幅が小さくされているので、コイルエンドの径方向幅及び外径を小さくすることができ、固定子２や車両用交流発電機１の小型化が可能となる。
【００７５】
さらに、本実施形態では、接合側斜行部２３ｅは、全体に加圧加工が施されることにより硬度が高められているので、接合側斜行部２３ｅ全体の硬度を均一に高めることができる。
【００７６】
そして、本実施形態の固定子２の製造方法によれば、接合側斜行部２３ｅの形成予定部位の硬度を高める加圧加工工程を有するため、コイルエンドの高さｈを低減することができる固定子２を簡単に製造することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、加圧加工工程１０１を、セグメント導体配置工程１０２を行う前に行うようにしているので、単独のセグメント導体２３に対して加圧加工を行うことができるので、加工が容易になる。
【００７８】
〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
【００７９】
例えば、上記の実施形態では、加圧加工工程１０１において、加圧加工を、固定子コア２２の径方向において背向する接合側斜行部２３ｅの２面を加圧して行うようにしていたが、接合側斜行部２３ｅの側面の４面を規制した状態で、加圧加工を施すようにしてもよい。このようにすれば、接合側斜行部２３ｅに加圧力を伝え易いので、接合側斜行部２３ｅの硬度を確実に高めることができる。
【００８０】
また、上記の実施形態では、加圧加工工程１０１は、セグメント導体配置工程１０２を行う前に行うようにしていたが、セグメント導体配置工程１０２を行った後に加圧加工工程１０１を行うようにしもよい。このようにすれば、固定子コア２２のスロット２５に配置された複数のセグメント導体２３を一括で加工することができるので、時間効率や生産性の向上を図ることができる。
【００８１】
また、上記の実施形態では、固定子巻線２１を構成するセグメント導体２３は、図６に示すように、基本となる略Ｕ字状のセグメント導体２３として、大セグメント２３１と小セグメント２３２とを組み合わせたものが採用されているが、例えば図１４に示すように、同一形状の２個のセグメント導体２３Ａ、２３Ｂを組み合わせるようにしてもよい。
【００８２】
この場合、２個のセグメント導体２３Ａ、２３Ｂは、それらの一対の脚部２３ｇ、２３ｇが、同一のスロット２５ではなく、隣接した２個のスロット２５Ａ、２５Ｂに別々に挿入される。即ち、図１４の右側にある２個のセグメント導体２３Ａ、２３Ｂにおいて、一方のセグメント導体２３Ａは、一方の脚部２３ｇが一のスロット２５Ａの外端層に挿入され、他方の脚部２３ｇが固定子コア２２の反時計回り方向に向けて１磁極ピッチ（ＮＳ磁極ピッチ）離れた他のスロット（図示せず）の外中層に挿入される。
【００８３】
そして、他方のセグメント導体２３Ｂは、一方の脚部２３ｇがスロット２５Ａと隣接したスロット２５Ｂの外端層に挿入され、他方の脚部２３ｇが固定子コア２２の反時計回り方向に向けて１磁極ピッチ（ＮＳ磁極ピッチ）離れた他のスロット（図示せず）の外中層に挿入される。即ち、２個のセグメント導体２３Ａ、２３Ｂは、周方向に１スロットピッチずれた状態に配置される。
【００８４】
これにより、セグメント導体２３Ａのターン部２３ｈとセグメント導体２３Ｂのターン部２３ｈは、軸方向外方へ最も突出している中央部で交差しなくなるので、固定子コア２２の一端面から突出しているターン部２３ｈの突出高さを低くすることができる。
【００８５】
なお、本実施形態の場合にも、上記のようにして、各スロット２５に、それぞれ偶数本（本実施形態では４本）の脚部２３ｇが挿入され、一のスロット２５内に４本の脚部２３ｇが径方向に沿って一列に配列される。そして、それらセグメント導体２３Ａ、２３Ｂの、スロット２５から外部へ延出した脚部２３ｇ、２３ｇの開放端部は、上記の実施形態の場合と同様に、周方向に所定の角度をもって斜めに斜行する所定形状（Ｓ字形状）の接合側斜行部２３ｅを形成しつつ折り曲げられた後、所定のセグメント導体２３の開放端部の端末部同士が溶接により接続されることによって固定子巻線２１が形成される。
【００８６】
なお、上記の実施形態は、本発明に係る回転電機の固定子を車両用交流発電機１の固定子２に適用した例を説明したが、本発明は、車両に搭載される回転電機として、発電機、あるいは電動機、さらには両者を選択的に使用しうる回転電機の固定子にも利用することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１…車両用交流発電機（回転電機）、 ２…固定子、 ３…回転子、 ４…ハウジング、 ５…整流器、 ２１…固定子コイル、 ２２…固定子コア、 ２３、２３Ａ、２３Ｂ…セグメント導体、 ２３１…大セグメント、 ２３２…小セグメント、２３ａ…スロット挿入部、 ２３ｂ…ターン側エンド部、 ２３ｂ”…第１開放端部、 ２３ｃ…接合側エンド部、 ２３ｃ”…第２開放端部、 ２３ｄ…ターン部、 ２３ｅ…接合側斜行部（斜行部）、 ２３ｆ…接合端部、 ２４…インシュレータ、 ２５、２５Ａ、２５Ｂ…スロット、 ５１…ダイス、 ５３…パンチ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面形状が概略矩形の導体線材が成形されてなり、互いに平行な一対の直線部と、一対の該直線部の一端を互いに接続するターン部と、一対の前記直線部の他端を屈曲させてなる一対の開放端部とを有する所定数のセグメント導体と、
一対の前記直線部を収容する複数のスロットが形成された固定子コアと、を備え、
前記セグメント導体の所定の前記開放端部の先端部同士が接続されてセグメント型コイルが形成されている回転電機の固定子において、
前記開放端部は、周方向に所定の角度をもって斜めに斜行するように折り曲げられた斜行部と、該斜行部の先端から軸方向に延出する接合端部とを有し、
前記斜行部は、前記直線部よりも硬度が高められていることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
前記斜行部は、加圧加工が施されることにより硬度が高めら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固定子。
【請求項３】
前記斜行部は、前記加圧加工が施される前と後とで断面積が変化していないことを特徴とする請求項２に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
前記加圧加工は、前記斜行部の側面の４面を規制した状態で施されることを特徴とする請求項２又は３に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
前記加圧加工は、前記固定子コアの径方向において背向する前記斜行部の２面を加圧することにより施されることを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
前記斜行部は、前記直線部よりも径方向の幅が小さくされていることを特徴とする請求項５に記載の回転電機の固定子。
【請求項７】
前記斜行部は、全体に加圧加工が施されることにより硬度が高められていることを特徴とする請求項２〜６の何れか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項８】
断面形状が概略矩形の導体線材が成形されてなり、互いに平行な一対の直線部と、一対の該直線部の一端を互いに接続するターン部と、一対の前記直線部の他端を屈曲させてなる一対の開放端部とを有する所定数のセグメント導体と、一対の前記直線部を収容する複数のスロットが形成された固定子コアと、を備え、所定の前記セグメント導体の前記開放端部の先端部同士が接続されることによりセグメント型コイルが形成されている回転電機の固定子の製造方法において、
前記固定子コアの所定の前記スロットに前記セグメント導体を挿入配置するセグメント導体配置工程と、
前記セグメント導体の前記スロットから軸方向の外部に延出した前記開放端部を前記固定子コアの周方向に折り曲げて、周方向に所定の角度をもって斜めに斜行する斜行部を形成する斜行部形成工程と、
所定の前記開放端部の端末部同士を溶接して接続する溶接工程と、
溶接で接続された接続部に絶縁処理を施す絶縁処理工程と、を有し、
前記斜行部形成工程を行う前に、前記斜行部の形成予定部位の硬度を高める加圧加工工程を行うことを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項９】
前記加圧加工工程は、前記セグメント導体配置工程を行う前に行われることを特徴とする請求項８に記載の回転電機の固定子の製造方法。
【請求項１０】
前記加圧加工工程は、前記セグメント導体配置工程を行った後に行われることを特徴とする請求項８に記載の回転電機の固定子の製造方法。
【請求項１１】
前記加圧加工工程は、加圧加工が施される前と後とで前記斜行部の断面積が変化しないように行われることを特徴とする請求項８〜１０の何れか一項に記載の回転電機の固定子の製造方法。
【請求項１２】
前記加圧加工工程は、前記斜行部の側面の４面を規制した状態で行われることを特徴とする請求項８〜１１の何れか一項に記載の回転電機の固定子の製造方法。
【請求項１３】
前記加圧加工工程は、前記固定子コアの径方向両側で背向する２面を加圧して行われることを特徴とする請求項８〜１１の何れか一項に記載の回転電機の固定子の製造方法。
【請求項１】
断面形状が概略矩形の導体線材が成形されてなり、互いに平行な一対の直線部と、一対の該直線部の一端を互いに接続するターン部と、一対の前記直線部の他端を屈曲させてなる一対の開放端部とを有する所定数のセグメント導体と、
一対の前記直線部を収容する複数のスロットが形成された固定子コアと、を備え、
前記セグメント導体の所定の前記開放端部の先端部同士が接続されてセグメント型コイルが形成されている回転電機の固定子において、
前記開放端部は、周方向に所定の角度をもって斜めに斜行するように折り曲げられた斜行部と、該斜行部の先端から軸方向に延出する接合端部とを有し、
前記斜行部は、前記直線部よりも硬度が高められていることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
前記斜行部は、加圧加工が施されることにより硬度が高めら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固定子。
【請求項３】
前記斜行部は、前記加圧加工が施される前と後とで断面積が変化していないことを特徴とする請求項２に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
前記加圧加工は、前記斜行部の側面の４面を規制した状態で施されることを特徴とする請求項２又は３に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
前記加圧加工は、前記固定子コアの径方向において背向する前記斜行部の２面を加圧することにより施されることを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
前記斜行部は、前記直線部よりも径方向の幅が小さくされていることを特徴とする請求項５に記載の回転電機の固定子。
【請求項７】
前記斜行部は、全体に加圧加工が施されることにより硬度が高められていることを特徴とする請求項２〜６の何れか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項８】
断面形状が概略矩形の導体線材が成形されてなり、互いに平行な一対の直線部と、一対の該直線部の一端を互いに接続するターン部と、一対の前記直線部の他端を屈曲させてなる一対の開放端部とを有する所定数のセグメント導体と、一対の前記直線部を収容する複数のスロットが形成された固定子コアと、を備え、所定の前記セグメント導体の前記開放端部の先端部同士が接続されることによりセグメント型コイルが形成されている回転電機の固定子の製造方法において、
前記固定子コアの所定の前記スロットに前記セグメント導体を挿入配置するセグメント導体配置工程と、
前記セグメント導体の前記スロットから軸方向の外部に延出した前記開放端部を前記固定子コアの周方向に折り曲げて、周方向に所定の角度をもって斜めに斜行する斜行部を形成する斜行部形成工程と、
所定の前記開放端部の端末部同士を溶接して接続する溶接工程と、
溶接で接続された接続部に絶縁処理を施す絶縁処理工程と、を有し、
前記斜行部形成工程を行う前に、前記斜行部の形成予定部位の硬度を高める加圧加工工程を行うことを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項９】
前記加圧加工工程は、前記セグメント導体配置工程を行う前に行われることを特徴とする請求項８に記載の回転電機の固定子の製造方法。
【請求項１０】
前記加圧加工工程は、前記セグメント導体配置工程を行った後に行われることを特徴とする請求項８に記載の回転電機の固定子の製造方法。
【請求項１１】
前記加圧加工工程は、加圧加工が施される前と後とで前記斜行部の断面積が変化しないように行われることを特徴とする請求項８〜１０の何れか一項に記載の回転電機の固定子の製造方法。
【請求項１２】
前記加圧加工工程は、前記斜行部の側面の４面を規制した状態で行われることを特徴とする請求項８〜１１の何れか一項に記載の回転電機の固定子の製造方法。
【請求項１３】
前記加圧加工工程は、前記固定子コアの径方向両側で背向する２面を加圧して行われることを特徴とする請求項８〜１１の何れか一項に記載の回転電機の固定子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１４３０６８（Ｐ２０１２−１４３０６８Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９３６２８（Ｐ２０１０−２９３６２８）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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