回転電機ステータ及びその製造方法
【課題】回転電機ステータにおいて、製造作業の簡易化を図れる簡易な構成で、導体要素の接合強度を高くすることである。
【解決手段】ステータ１０は、ステータコアに分布巻きで巻装された複数相のセグメント環状部を含む。各相のセグメント環状部は、複数のセグメントコイルを含み、複数の導体セグメント２８を溶接部５０で接合することにより形成する。溶接部５０は、互いに接合する導体セグメント２８の先端部において、絶縁被膜３８が剥離された剥離部４８同士を接合する。剥離部４８は、溶接部５０から外れた部分に設けられた凹状の窪み部５４を有する。
【解決手段】ステータ１０は、ステータコアに分布巻きで巻装された複数相のセグメント環状部を含む。各相のセグメント環状部は、複数のセグメントコイルを含み、複数の導体セグメント２８を溶接部５０で接合することにより形成する。溶接部５０は、互いに接合する導体セグメント２８の先端部において、絶縁被膜３８が剥離された剥離部４８同士を接合する。剥離部４８は、溶接部５０から外れた部分に設けられた凹状の窪み部５４を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周方向複数個所に設けられたスロットを有するステータコアと、ステータコアの複数個所に巻装された複数相の環状部とを備える回転電機ステータと、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転電機のステータとして、スロットと呼ばれる径方向に伸びる溝を周方向に複数設けたステータコアを備え、互いに周方向に離れた２つずつのスロットに挿入するように、ステータコアにステータコイルを分布巻きで巻装する構造が知られている。
【０００３】
また、この場合にステータコイルを、複数の導体要素である導体セグメントが互いに接続されることによりそれぞれコイル状に形成されるセグメントコイルとすることも考えられる。例えば、各導体セグメントは、２の平行な脚部と、２の脚部同士を連結するターン部とによりＵ字形に形成される。
【０００４】
さらに、複数の導体セグメントを連結することによりコイル状に形成し、単位コイルであるセグメントコイルとしたものを複数個設け、ステータコアの周方向に複数のセグメントコイルを連結することにより各相の環状部分を構成することも考えられる。
【０００５】
また、特許文献１には、セグメントコイル式の回転電機の製造方法において、ステータコアのスロットにＵ字状の導体セグメントを挿入した後、ステータコアの端面から突出する導体セグメントの直線部の周方向に隣接する位置にピン状冶具を径方向外側から内側へ差し込むステップと、導体セグメントを保持するリング状冶具により導体セグメントの直線部を、ピン状冶具を支点として屈曲させるステップと、屈曲した導体セグメントの端部同士を溶接するステップとを含む方法が記載されている。これにより、導体セグメントの曲げ加工をステータコアのスロット周縁部を支点として行う場合と異なり、絶縁被膜がスロット周縁部の角部により傷つくのを防止できるとされている。なお、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献１以外に特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−６９７３１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４１９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような導体セグメントから形成されるセグメントコイルを有するステータでは、セグメントコイルを形成するために、複数の導体セグメントで絶縁被膜が剥離された剥離部同士を対向させるとともに、対向する剥離部の先端部に溶接加工を施して導体セグメントを接合している。例えば、セグメントコイルでは、溶接部から周方向の異なる側に分岐するように形成された２本の分岐部を有する二股部が形成される。この場合、例えば、ステータを含む回転電機を自動車に搭載する場合等で、登坂時や急加速等で電流負荷が高くなり、温度が上昇したり、停止時に温度が低下する等で二股部での温度変化が大きくなる。また、使用時に二股部に振動や外乱が加わる可能性がある。このため、２本の分岐部に互いに離れたり交差する方向の力が加わって、溶接部に応力が集中する可能性がある。このため、複数の導体セグメントの接合強度を高くする面から改良の余地がある。
【０００８】
特許文献１に記載された回転電機の場合も、導体セグメントの捻り加工後に発生する回転電機の温度変化や外乱、振動等により、導体セグメントの接合部に発生する応力集中を緩和することが難しい。特に、スロットから溶接部分までの導体長さが長くなり、段差等の導体セグメント同士を固定する部分がないことで、より接合部での応力集中が高くなるため、導体セグメントの接合強度を高くする面から改良の余地がある。
【０００９】
また、特許文献２には、コイルの渡り部で別のコイルに溶接部により接合する接続部と、接続部からコイル引き出し部側に外れた部分に設けられた凹状の応力緩和部とを備える回転電機が記載されている。ただし、応力緩和部をコイルの絶縁被膜が設けられた部分に設ける場合には、導体が露出する露出部が、接合部と応力緩和部とに設けられる可能性がある。この場合、接合部と応力緩和部との多くの個所にワニス等の絶縁材料を用いた絶縁処理を施す必要があり、製造作業が複雑になり、製造コストが増大する要因となる。このため、回転電機ステータ及びその製造方法において、製造作業の簡易化を図れる簡易な構成で、導体要素の接合強度を高くすることが望まれている。
【００１０】
なお、回転電機ステータとして、上記のようなセグメントコイルを有するステータ以外のステータでも、複数の導体要素を溶接部により接合する場合に上記のような不都合を生じる可能性がある。このようなステータの場合も、製造作業の簡易化を図れる簡易な構成で、導体要素の接合強度を高くすることが望まれている。
【００１１】
本発明の目的は、回転電機ステータ及びその製造方法において、製造作業の簡易化を図れる簡易な構成で、導体要素の接合強度を高くすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る回転電機ステータは、周方向複数個所に設けられたスロットを有するステータコアと、ステータコアの複数個所に、スロットに挿入するように巻装された複数のコイルをそれぞれ含む複数相の環状部とを備え、各相の環状部は、周方向複数個所に配置されたコイル同士が環状に連結されており、かつ、複数の導体要素が溶接部で接合されることにより形成されており、溶接部は、互いに接合される導体要素の先端部において、絶縁被膜が剥離された剥離部同士を接合しており、剥離部は、溶接部から外れた部分に設けられた凹状の窪み部を有することを特徴とする回転電機ステータである。
【００１３】
また、本発明に係る回転電機ステータにおいて、好ましくは、互いに接合される剥離部は、互いに平行になるように対向させており、窪み部は、互いに接合される剥離部において、互いに対向する内側面にそれぞれ設けられている。
【００１４】
また、本発明に係る回転電機ステータにおいて、好ましくは、ステータコアに分布巻きで巻装された複数相のセグメント環状部を備え、各相のセグメント環状部は、複数の導体要素である導体セグメントが互いに溶接部で接合されることによりそれぞれコイル状に形成される複数のセグメントコイルを含み、溶接部は、互いに接合される導体セグメントの先端部において、絶縁被膜が剥離された剥離部であって、窪み部を有する剥離部同士を接合している。
【００１５】
また、本発明に係る回転電機ステータの製造方法は、上記の本発明に係る回転電機ステータの製造方法であって、導体要素に設けられた剥離部を介して両側に、突部を有する潰し加工冶具と、平坦部を有する押さえ冶具とを対向させる冶具対向ステップと、剥離部に潰し加工冶具の突部を平坦部側に押し付けることにより凹状の窪み部を形成する窪み形成ステップと、押さえ冶具と潰し加工冶具との間から導体要素を取り出した後、一対の導体要素の剥離部同士を溶接により接合する接合ステップを含むことを特徴とする回転電機ステータの製造方法である。
【００１６】
また、本発明に係る回転電機ステータの製造方法において、好ましくは、接合ステップは、押さえ冶具と潰し加工冶具との間から導体要素を取り出した後、一対の導体要素の剥離部において、窪み部が内側に配置され、互いに平行になるように対向させ、一対の剥離部の先端部同士を溶接により接合する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る回転電機ステータ及びその製造方法によれば、剥離部は、溶接部から外れた部分に設けられた凹状の窪み部を有し、複数の導体要素は、先端部において、絶縁被膜が剥離された剥離部同士を溶接する溶接部で互いに接合され、剥離部は、溶接部から外れた部分に設けられた凹状の窪み部を有する。このため、回転電機の温度変化や外乱、振動等により、複数の導体要素の接合部に発生する応力集中を窪み部で緩和できるので、複数の導体要素の接合強度を高くできる。また、窪み部は接合のための剥離部に設けられているので、絶縁被膜に窪み部を設ける場合と異なり、絶縁処理が過度に多くなることがない。このため、製造作業の簡易化を図れる簡易な構成で、導体要素の接合強度を高くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態の回転電機ステータを示す斜視図である。
【図２】図１の各相のセグメント環状部を構成する１の導体セグメントを、ステータコアに配置する以前の状態で示す図である。
【図３】図１のステータにおいて、１相分であるＵ相分のセグメント環状部が巻装された様子を示す概略斜視図である。
【図４】図３における１相分であるＵ相分のセグメント環状部を取り出して示す図である。
【図５】図４のセグメント環状部のうち、前半部の巻き始めの１番目から８番目までの８個の単位コイルを示す図である。
【図６】図５の前半部の８個の単位コイルをステータコアに巻装する様子を説明する模式図である。
【図７】図６に引き続いて、後半部の８個の単位コイルをステータコアに巻装する様子を説明する模式図である。
【図８】図１において、一対の導体セグメントの接合部側の端部を示す斜視図である。
【図９】図８を矢印Ａ方向に見た図である。
【図１０】図９の溶接部側の端部をステータの周方向に見た拡大図である。
【図１１】剥離部の別形状の第１例において、溶接前の様子を示す図１０に対応する図である。
【図１２】図１０の導体セグメントの剥離部において、窪み部を形成する工程を示す模式図である。
【図１３】剥離部に窪み部を設けない比較例において、溶接部で接合した剥離部に作用する応力分布の解析結果を示す図である。
【図１４】渡り部に応力緩和部を設けた従来例において、応力緩和部が剥離部以外に設けられている場合の不都合を説明するための図である。
【図１５】剥離部の別形状の第２例において、溶接前の様子を示す図１０に対応する図である。
【図１６】図１５において、溶接工程を行った後、絶縁処理を行った様子を示す、図１０に対応する図である。
【図１７】剥離部の別形状の第３例において、溶接後の様子を示す図１０に対応する図である。
【図１８】剥離部の別形状の第４例において、溶接前の様子を剥離部の先端側から軸方向に見た図である。
【図１９】剥離部の別形状の第５例において、溶接前の様子を示す、図１０に対応する図である。
【図２０】剥離部を有する一対の導体セグメントの端部の別構成において、溶接前の様子を示す、図１０に対応する図である。
【図２１】本発明の第２の実施の形態の回転電機ステータを示す概略斜視図である。
【図２２】図２１の各相のカセット環状部を構成する１つのカセットコイルを示す斜視図である。
【図２３】図２１からＵ相分のカセット環状部を取り出して、一部を省略して軸方向に見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第１の実施形態］
以下において、図１から図１２を用いて本発明に係る第１の実施の形態を説明する。本実施の形態の回転電機ステータ（以下、単に「ステータ」という。）は、例えば電動モータ、発電機等の回転電機を構成するために使用される。ステータ１０は、環状の磁性材料製のステータコア１４と、ステータコア１４に分布巻きで巻装された複数相であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のセグメント環状部１６，１８，２０とを備える。ステータ１０の使用時には、ステータ１０の径方向内側に、回転軸に固定されたロータ（図示せず）を配置し、ステータ１０とロータとを径方向に対向させることでラジアル型の回転電機を構成する。ステータコア１４は、例えば、磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心、または電磁鋼板等の金属板の積層体等により構成されている。ステータコア１４は、内周面の周方向複数個所に放射状に設けられたスロット１２を有する。３相のセグメント環状部１６，１８，２０は、ステータコア１４の複数個所に、スロット１２に挿入するように巻装された複数のセグメントコイル２２（図５）をそれぞれ含む。
【００２０】
すなわち、各相のセグメント環状部１６，１８，２０は、それぞれ環状に複数のステータコイルであるセグメントコイル２２を連結してなり、互いに連結される１周目要素２４（図５）及び２周目要素２６（図７）を含む。また、各セグメントコイル２２は、図２に示す、略Ｕ字形の導体要素である、導体セグメント２８を複数個並べて複数の導体セグメント２８が溶接部で互いに接続される、すなわち接合されることによりコイル状に形成されている。各導体セグメント２８は、幅方向（図２の左右方向）両端部に２ずつのスロット１２（図１）にそれぞれ挿入される直線部３０を有する２本の平行な脚部３２と、脚部３２の一端同士を連結するターン部３４とを有する。また、導体セグメント２８は、両端部を除く導体線３６の長さ方向中間部の周囲に、ポリアミドイミド等により構成されるエナメル樹脂等の絶縁部である絶縁被膜３８が被覆されている。
【００２１】
すなわち、本実施の形態のステータ１０（図１）は、いわゆる「セグメントコイル巻き形」と呼ばれるもので、断面矩形の平角線等の角線である導体線３６が絶縁被膜３８により被覆されてなるコイル素線をコイル状に形成したセグメントコイル２２（図５）を複数個設けている。そして、ステータコア１４の周方向に複数のセグメントコイル２２を少なくとも一周分（本実施形態の場合は２周分）連結することにより各相のセグメント環状部１６，１８，２０（図１）が構成されている。図１では、「ｕ」「ｖ」「ｗ」の符号を付した部分が、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相を表している。
【００２２】
図３は、図１のステータ１０において、１相分であるＵ相分のセグメント環状部１６がステータコア１４に巻装された様子を示す概略斜視図である。各相のセグメント環状部１６，１８，２０（以下、代表してＵ相のセグメント環状部１６で説明する。）は、それぞれ周方向の幅が予め定められた単位コイル間隔Ｄ１（図５）である８個の単位コイルであるセグメントコイル２２を環状に連結するようにステータコア１４に巻装したものを１周目要素２４としてステータコア１４を１周りさせ、続いて同様に８個のセグメントコイル２２を環状に連結するようにステータコア１４に巻装したものを２周目要素２６としてステータコア１４を１周りさせることにより、セグメント環状部１６が構成されている。この場合、１周目要素２４を配置するスロット１２と、２周目要素２６を配置するスロット１２とは、周方向に１ずつずらせている。
【００２３】
図４は、Ｕ相分のセグメント環状部１６を取り出して示す図である。なお、Ｖ相、Ｗ相のセグメント環状部１８，２０の基本形状は、Ｕ相の場合と同様である。Ｕ相のセグメント環状部１６は、コイル素線をコイル状に形成した単位コイルであるセグメントコイル２２を１６個組み合わせて構成している。図４で、Ｃ１、Ｃ２・・・Ｃ１６と示しているのは、１６個のセグメントコイル２２を区別するためのコイル番号で、Ｕ相セグメント環状部１６の巻き始めが１番目単位コイルであるセグメントコイルＣ１で、巻き終わりが１６番目単位コイルであるセグメントコイルＣ１６である。
【００２４】
図４に示すように、セグメントコイルＣ１に隣接してセグメントコイルＣ２を配置し、以下Ｃ３、Ｃ４・・・Ｃ１６と順次隣接して配置し、周方向に２周している。このため、コイル番号をｉとして、ｉ番目コイルと（ｉ＋８）番目コイルとは、１スロット分ずれているが一部径方向に重なり合うように配置されている。
【００２５】
図５は、図４のセグメント環状部１６のうち、１周目要素２４を取り出して示す図である。セグメント環状部１６の１周目要素２４は、８個のセグメントコイル２２が環状に連結されることにより構成されている。各セグメントコイル２２は、複数の導体セグメント２８（図２）から構成される。図５では、セグメントコイル２２のうち、２周目要素２６（図７参照）の９番目から１６番目までのセグメントコイル２２の図示を省略しているが、基本形状は図５の１周目要素２４の形状と同様で、配置位置が１周目要素２４に対し周方向にずれている。
【００２６】
図６は、図４のセグメント環状部１６のうち、１周目要素２４をステータコア１４に配置する様子を説明する模式図である。図７は、図４のセグメント環状部１６のうち、２周目要素２６をステータコア１４に配置する様子を説明する模式図である。図７では、図６の１周目要素２４の図を省略している。なお、図６、図７では、ステータコア１４の平面図と、その外側の複数のセグメントコイル２２とを示している。セグメントコイル２２は、いくつかのスロット１２をまたいで周方向に離れた２のスロット１２に挿入するように、ステータコア１４の周方向複数個所に巻装している。この２のスロット１２は、予め定めた単位コイル間隔Ｄ１で離れている。以下、セグメントコイル２２は、コイル番号を付して説明する場合がある。図６に示す、セグメントコイルＣ１は、セグメント環状部１６（図４）の巻き始めで、回転電機の動力線側である入力端子側（ＩＮ側）に接続されている。
【００２７】
セグメントコイルＣ１は、スロットＳ４とＳ１０との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成している。この巻き始めは、入力端子側であるステータコア１４の外周側であり、外周側から内周側に向かうようにスロット１２にコイル状に巻装される。次いで、セグメントコイルＣ１の巻き終わりでセグメントコイルＣ２に接続される。すなわち、セグメントコイルＣ１の巻き終わりでスロットＳ１０から単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ１６に渡り、スロットＳ１０とＳ１６との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成することで、セグメントコイルＣ２を構成している。次いで順次これを繰り返してセグメントコイルＣ１からセグメントコイルＣ８までを形成することにより１周目要素２４が構成される。
【００２８】
１周目要素２４の巻き終わりは、ステータコア１４の最外周側で、図７に示す２周目要素２６のセグメントコイルＣ９に接続される。このとき、セグメントコイルＣ９は、セグメントコイルＣ１から１スロット分ずれて、スロットＳ３とＳ９との間にわたって複数回巻回されることによりコイル状に形成されている。次いで、セグメントコイルＣ９の巻き終わりでセグメントコイルＣ１０に接続される。すなわち、セグメントコイルＣ９の巻き終わりでスロットＳ９から単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ１５に渡り、スロットＳ９とＳ１５との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成することで、セグメントコイルＣ１０を構成している。次いで順次これを繰り返してセグメントコイルＣ９からセグメントコイルＣ１６までを形成することにより２周目要素２６が構成される。
【００２９】
また、セグメントコイルＣ１６の巻き終わりは、ステータコア１４の最外周側から取り出され、回転電機の中性点に接続される。図７では、セグメントコイルＣ１６の巻き終わりがＯＵＴ（中性点）として示されている。このように、セグメント環状部１６の１周目要素２４と２周目要素２６とが配置されるスロット１２は、周方向にずれている。以上は、Ｕ相のセグメント環状部１６について説明したが、Ｖ相、Ｗ相のセグメント環状部１８，２０についても同様に構成するとともに、図１に示すように、Ｖ相セグメント環状部１８を配置するスロット１２を周方向に２ずつずらせ、Ｗ相セグメント環状部２０を配置するスロット１２を、周方向にさらに２ずつずらせる。
【００３０】
このような各相のセグメント環状部１６，１８，２０を構成する際に、上記の図２に１つを示した複数の略Ｕ字形の導体セグメント２８を使用している。すなわち、導体セグメント２８を複数連結することにより１のセグメントコイル２２を構成し、このセグメントコイル２２を複数接続、すなわち連結することにより各相のセグメント環状部１６，１８，２０を構成している。この場合、各導体セグメント２８は、両端部に単位コイル間隔Ｄ１と同じ間隔で設けられた２本の平行な脚部３２を有し、各脚部３２の一端をターン部３４で連結している。各セグメントコイル２２（図１）を構成する場合、導体セグメント２８を複数本、例えば５本を使用し、予め一定に定めた単位コイル間隔Ｄ１で配置される２のスロット１２の径方向に沿って整列させるように、ステータコア１４の軸方向片側（図１の下側）から軸方向他側（図１の上側）に向け挿入する。そして、図８、図９に示すように、径方向（「径方向」とは、特に断らない限り、ステータの径方向を言う。本明細書全体及び特許請求の範囲で同じとする。）に隣り合う２つの導体セグメント２８の２の脚部３２の先端部で、ステータコア１４の軸方向他側面（図８、図９の上側面）から突出した部分を曲げ形成する、すなわち互いに周方向（「周方向」とは、特に断らない限り、ステータの周方向を言う。本明細書全体及び特許請求の範囲で同じとする。）に対向する側に軸方向（「軸方向」とは、特に断らない限り、ステータの軸方向を言う。本明細書全体及び特許請求の範囲で同じとする。）に対し傾斜した方向に折り曲げて、傾斜部４０，４２を形成する。
【００３１】
また、図８、図９の表側である１の導体セグメント２８の片側の傾斜部４０の先端部で軸方向（図８、図９の上下方向）に向くように曲げることにより形成した軸方向部４４と、この１の導体セグメント２８に径方向に隣り合う、図８、図９の裏側である他の導体セグメント２８の他側の傾斜部４２の先端部で軸方向に向くように曲げることにより形成した軸方向部４６とをＴＩＧ溶接等の溶接により接合する。この場合、互いに接合される一対の導体セグメント２８に設けられた軸方向部４４，４６は、先端部に設けられ、絶縁被膜３８が剥離された剥離部４８を含む。このように１の導体セグメント２８の片側の脚部３２と、この１の導体セグメント２８に径方向に隣り合う他の導体セグメント２８の他側の脚部３２とを接続する。そして、これを各導体セグメント２８で繰り返すことにより、コイル状のセグメントコイル２２（図５）を形成する。
【００３２】
また、図１に示すように、ステータコア１４に各相のセグメント環状部１６，１８，２０を組み付けた状態で、各セグメントコイル２２のうち、ステータコア１４の軸方向両端面からそれぞれ外側に突出する部分により軸方向両側の一対のコイルエンドが形成されている。
【００３３】
このように構成されるので、３相のセグメント環状部１６，１８，２０は、それぞれステータ１０の周方向複数個所に配置されたセグメントコイル２２同士が環状に連結されている。また、３相のセグメント環状部１６，１８，２０は、複数の導体要素である導体セグメント２８（図２）がＴＩＧ溶接等の溶接部で接合することにより形成されている。この場合、図１０に示すように、例えば一対の導体セグメント２８の先端部に設けられた剥離部４８が互いに平行になるように対向しており、剥離部４８の先端部同士が溶接部５０で接合されている。
【００３４】
なお、図１０では、傾斜部４０，４２が軸方向部４４，４６に対してステータコア１４（図８、図９）に近づくほど径方向である、図１０の左右方向両側に離れるような図示としている。ただし、各傾斜部４０，４２は、単に軸方向部４４，４６に対してステータコア１４に近づくほど図１０の表裏方向両側である周方向両側に離れるように曲げ形成された形状としてもよい（後述する図１１、１５〜１７，１９，２０も同様である。）。さらに、図８〜１０の場合と異なり、２つの軸方向部４４，４６を径方向に対向させて接合するのではなく、２つの軸方向部４４，４６を周方向に対向させて接合してもよい。
【００３５】
また、図１０では、溶接部５０は一対の剥離部４８の先端面にかけ渡すように略半球状に形成されている。ただし、図１０に二点鎖線で示す形状のように溶接部５０は、一部が剥離部４８の端部を覆うように大きな部分球体状に形成される場合もある。このような溶接部５０の形状は、入熱量等の溶接条件により変化する。このように溶接部５０は、互いに接合される導体セグメント２８の先端部において、剥離部４８同士を接合している。また、一対の剥離部４８の互いに対向する内側面５２同士の間には隙間が形成されている。
【００３６】
特に、各導体セグメント２８の先端部に設けられ、一対の導体セグメント２８同士で接合される剥離部４８において、互いに対向する内側面５２の軸方向（図１０の上下方向）中間部に、それぞれ凹状の窪み部５４が設けられている。各窪み部５４は、例えば剥離部４８の溶接部５０から外れた部分に潰し加工を行うことにより設けられている。例えば、窪み部５４において、周方向（図１０の表裏方向）の両端は、各剥離部４８の周方向両側面に達している。
【００３７】
窪み部５４の断面形状は、図１０に示すような円弧形だけでなく、矩形、台形、三角形等種々の形状に形成できる。例えば、図１１は、剥離部４８の別形状の第１例において、溶接前の様子を示す図１０に対応する図である。図１１に示す例では、一対の剥離部４８の互いに対向する内側面５２の軸方向（図１１の上下方向）中間部に、断面矩形の窪み部５４が形成されている。このような形状を有する窪み部５４でも本実施形態を適用できる。
【００３８】
図１２は、図１０の導体セグメントの剥離部４８において、窪み部５４を形成する工程を示す模式図である。なお、図１２の例では、剥離部４８に断面台形の窪み部５４を形成する場合を示している。本実施の形態のステータの製造方法は、冶具対向ステップと、窪み形成ステップと、接合ステップとを含む。まず、「冶具対向ステップ」では、図１２（ａ）で示すように、Ｕ字形の導体セグメント２８の端部に設けられた剥離部４８を介して両側に、断面台形状の先端部を有する突部５６を含む潰し加工冶具５８と、押さえ冶具６０に設けられた平坦部６２とを対向させる。平坦部６２の幅Ｗ１は、潰し加工冶具５８の突部５６の先端面の幅Ｗ２よりも大きい。
【００３９】
次いで、「窪み形成ステップ」では、図１２（ｂ）に示すように、剥離部４８の内側面５２（図１０）となる側面に潰し加工冶具５８の突部５６を抑え冶具６０の平坦部６２側に押し付けることにより、剥離部４８の側面に凹状の窪み部５４を潰し加工により形成する。なお、「冶具対向ステップ」及び「窪み形成ステップ」では、Ｕ字形の導体セグメント２８を用いる以外に、導体セグメント２８がＵ字形に形成される以前の例えばＩ字形に形成された状態で、両端部に設けられた剥離部４８に潰し加工を行って、窪み部５４を形成することもできる。
【００４０】
いずれにしても窪み部５４が形成された導体セグメント２８は、図１２（ｃ）に示すように潰し加工冶具５８と押さえ冶具６０との間から取り出す。そして、「接合ステップ」では、潰し加工冶具５８と押さえ冶具６０との間から導体セグメント２８を取り出した後、図１０に示すように、一対の導体セグメント２８の剥離部４８において、窪み部５４が内側に配置され、互いに平行になるように対向させた状態で、一対の剥離部４８の先端部同士を、上記のように溶接により接合する。また、溶接後には、後述する図１６を参照して示すように、溶接部５０を有する剥離部４８を含む部分にワニス含浸等で絶縁処理を施すことにより、絶縁部６４で覆う。そして、このような溶接を各剥離部４８の接合すべき個所のすべてで行うことにより、図１に示したステータ１０を形成する。なお、溶接部５０を有する剥離部４８を含む部分に絶縁処理を行うのは、ステータ１０の溶接部５０側のコイルエンドの一部をワニス等の液体絶縁材料に浸す等により複数の絶縁すべき個所に一度に絶縁部６４を設けることができる。
【００４１】
このようなステータ及びその製造方法によれば、剥離部４８は、溶接部５０から外れた部分に設けられた凹状の窪み部５４を有し、複数の導体セグメント２８は、先端部において、絶縁被膜３８が剥離された剥離部４８同士を接合する溶接部５０により互いに接合されている。また、剥離部４８は、溶接部５０から外れた部分に設けられた凹状の窪み部５４を有する。このため、ステータ１０を含む回転電機の温度変化や外乱、振動等により、複数の導体セグメント２８の接合部に発生する応力集中を窪み部５４で緩和できる。例えば、回転電機の使用時に、図８に矢印Ｒで示すように導体セグメント２８の熱膨張や熱収縮等で軸方向部４４，４６と傾斜部４０，４２とからなる二股部に力が加わって、溶接部５０に力が加わる場合でも、剥離部４８に設けられた窪み部５４（図１０）が、剥離部４８の先端部に応力が集中するのを緩和できる。このため、複数の導体セグメント２８の接合強度を高くできる。
【００４２】
図１３は、剥離部４８に窪み部を設けない比較例において、溶接部５０で接合した剥離部４８に作用する応力分布の解析結果を示す図である。図１３に示す比較例は、一対の剥離部４８を溶接部５０で接合しているが、剥離部４８には本実施形態と異なり、応力緩和のための窪み部が設けられていない。図１３は、使用時の振動、温度変化等に対応する所定の条件下での応力分布の解析結果を示している。図１３では応力の最も高い部分を黒く塗りつぶし、その次に応力が高い部分を斜線部で示している。この場合、上記のように一対の導体セグメント２８の二股部に力が作用することに伴って、図１３に矢印Ｓで示すように、剥離部４８の先端部で、溶接部５０により接合される互いに向かい合う部分の周辺部に大きな応力が集中する。このため、図１３の構成の場合には、応力が高い部分での溶接部５０の強度低下の可能性があり、複数の導体セグメント２８の接合強度を高くする面から改良の余地がある。上記の実施形態によれば、このような不都合を解消でき、複数の導体セグメント２８の接合強度を高くできる。
【００４３】
また、上記の実施形態で、窪み部５４は剥離部４８に設けられているので、絶縁被膜３８に窪み部５４を設ける場合と異なり、絶縁処理が過度に多くなることがない。例えば、図１４は、上記の特許文献２に記載された構成と同様の従来例において、応力緩和部が剥離部６８以外に設けられている場合の不都合を説明するための図である。図１４の構成では、ステータの周方向に離れて設けられた２つのコイル７０，７２同士を接続するため、１つのコイル７０に設けられた渡り部７４の絶縁被膜３８が設けられた部分に、応力緩和部である窪み部６６が設けられている。このため、窪み部６６は、渡り部７４の絶縁被膜３８から一部が露出した導体線７６及びその一部を覆う絶縁皮膜３８に設けられている。また、渡り部７４と、別のコイル７２とにそれぞれ設けられた剥離部６８同士が溶接により接合されている。このため、絶縁部７８は、窪み部６６形成部分と、剥離部６８同士の接合部との多くの個所に設ける必要があり、絶縁処理が過度に多くなる可能性がある。これに対して、上記の本実施形態によれば、窪み部５４は接合のための剥離部４８に設けられるので、このような不都合が生じることがない。この結果、本実施形態のステータ１０によれば、製造作業の簡易化を図れる簡易な構成で、導体セグメント２８の接合強度を高くできる。
【００４４】
また、本発明者が、図１２に示した製造方法と同様の製造方法で、潰し加工冶具と押さえ冶具との間で絶縁被膜を有する銅線に潰し加工により窪み部を形成した実験を行ったところ、銅線に重大な損傷が生じることがないことを確認できた。このため、図１２に示した製造方法を含む潰し加工により、実施形態の導体セグメント２８の剥離部４８に窪み部５４を形成する場合でも、剥離部４８の強度を確保できることが分かった。
【００４５】
図１５は、剥離部４８の別形状の第２例において、溶接前の様子を示す図１０に対応する図である。図１６は、図１５において、溶接工程を行った後、絶縁処理を行った様子を示す、図１０に対応する図である。図１５、図１６に示す例では、一対の導体セグメント２８の先端部に設けられた剥離部４８の互いに対向する内側面５２の先端部にそれぞれ窪み部５４が形成されている。また、図１６に示すように、各剥離部４８の先端面同士を接合するように溶接部５０が設けられ、溶接部５０及び剥離部４８を含む部分を覆うように絶縁部６４が設けられている。このような構成の場合も、上記の図１〜１２に示した実施形態と同様に、製造作業の簡易化を図れる簡易な構成で、導体セグメント２８の接合強度を高くできる。
【００４６】
図１７は、剥離部４８の別形状の第３例において、溶接後の様子を示す図１０に対応する図である。図１７に示す例では、一対の導体セグメント２８の先端部に設けられた剥離部４８の互いに対向する内側面５２の先端部にそれぞれ窪み部である面取り８０が形成されている。面取り８０は、図示のような断面直線状とする場合に限定せず、断面曲線状とすることもできる。このような面取り８０は、潰し加工または削り加工冶具を用いた削り加工等により形成できる。その他の構成及び作用は、上記の図１〜１２に示した実施形態と同様である。
【００４７】
図１８は、剥離部４８の別形状の第４例において、溶接前の様子を剥離部４８の先端側から軸方向に見た図である。図１８に示す例では、各剥離部４８の先端面の幅方向（図１８の上下方向）一部である中間部のみに面取り８２が形成されている。図示の例では、面取り８２が断面三角状に形成されているが、このような形状に形成するものではなく種々の形状の面取りを形成できる。
【００４８】
図１９は、剥離部４８の別形状の第５例において、溶接前の様子を示す、図１０に対応する図である。図１９に示す例では、上記の図１１に示した別例と同様の形状の窪み部５４を剥離部４８に形成しているが、各窪み部５４は、図示しない削り加工冶具を用いた削り加工により形成されている。このような構成でも、導体セグメント２８の接合強度を高くできる。
【００４９】
図２０は、剥離部４８を有する一対の導体セグメント２８の端部の別構成において、溶接前の様子を示す、図１０に対応する図である。図２０に示す例では、上記の実施形態と異なり、一対の導体セグメント２８の端部のうち、片側（図２０の右側）の導体セグメント２８で軸方向部４４に連結される部分は、略曲線形状に曲げられた曲線部８４を有する。このように異なる形状を有する導体セグメント２８の端部同士でも溶接部により接合でき、その場合にそれぞれの先端部に設けられた軸方向部４４，４６の剥離部４８に窪み部５４を形成することで、溶接部周辺部に加わる応力の緩和を図れる。なお、図２０では、片側の導体セグメント２８において、曲線部８４の軸方向部４４とは反対側の部分が径方向に伸びるような図示としているが、曲線部８４の軸方向部４４とは反対側の部分が周方向（図２０の表裏方向）に伸びるような構成でも、本実施形態を適用できる。その他の構成及び作用は、上記の図１〜１２に示した実施形態と同様である。
【００５０】
［第２の実施形態］
図２１〜２３は、本発明の第２の実施形態を示している。図２１は、本実施形態のステータを示す概略斜視図である。図２２は、図２１の各相のカセット環状部を構成する１つのカセットコイルを示す斜視図である。
【００５１】
本実施形態のステータ１０ａは、導体セグメントを使用せず、その代わりに、ステータコア１４にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のカセット環状部８６，８８，９０を配置している。各相のカセット環状部８６，８８，９０は、ステータ１０ａの周方向複数個所に配置されたカセットコイル９２を環状に連結することにより形成されている。すなわち、本実施形態のステータ１０ａは、「同芯カセット式」と呼ばれるもので、３相のカセット環状部８６，８８，９０をステータコア１４に軸方向に装着し、各相のカセット環状部８６，８８，９０同士が同芯に配置されるようにしている。図２２に示すように、各カセットコイル９２は、それぞれ断面矩形の導体である平角線等の角線であって、周囲に絶縁被膜が設けられた角線である導体線からなるコイル素線を曲げ形成することにより形成され、それぞれ導体要素である第１コイル要素９４と第２コイル要素９６とを溶接により接合することにより形成されている。
【００５２】
第１コイル要素９４は、周方向に離れた２つのスロット１２（図２１）にそれぞれ複数ずつの第１直線部９８が配置されるように巻かれている。第２コイル要素９６は、第１コイル要素９４が配置されるスロット１２に対し１つずれたスロット１２であって、互いに周方向に離れた２つのスロット１２にそれぞれ複数の第２直線部１００が配置されるように巻かれている。そして、各コイル要素９４，９６の両端部には、ステータコア１４の片側面（図２１の下側面）から導出され、径方向に伸びる径方向部１０２，１０４が設けられている。第１コイル要素９４の一端部に設けられた径方向部１０２の絶縁被膜が剥離された剥離部と、第２コイル要素９６の一端部に設けられた径方向部１０４の絶縁被膜が剥離された剥離部とは、重ね合わされ、図示しない溶接部で接合されている。
【００５３】
図２３は、図２１からＵ相分のカセット環状部８６を取り出して、一部を省略して軸方向に見た図である。図２３でＵ相分で代表して示すように、上記のカセットコイル９２をステータコア１４（図２１）の周方向複数個所にそれぞれ巻装されるように配置し、さらに、図２３では図示しないバスバーで、同相のカセットコイル９２同士を連結することにより、カセット環状部８６が形成される。この場合、バスバーの両端部であって、絶縁被膜が剥離された剥離部と、第１コイル要素９４及び第２コイル要素９６の他端部である、カセットコイル９２の端部の絶縁被膜が剥離された剥離部とが重ねあわされ、図示しない溶接部で接合される。
【００５４】
このような同芯カセット巻き形の場合も、上記の図１〜１２に示した第１の実施形態のセグメントコイル巻き形の場合と同様に、剥離部の互いに対向する内側面等に凹状に窪んで形成された窪み部（図示せず）が設けられている。このため、上記の第１の実施形態と同様に、製造作業の簡易化を図れる簡易な構成で、導体要素であるコイル要素９４，９６の接合強度を高くできる。その他の構成及び作用は、上記の第１の実施形態と同様である。
【００５５】
なお、上記の各実施形態では、剥離部４８の互いに対向する内側面に凹状に窪んで形成された窪み部５４を設ける場合を説明したが、窪み部５４は剥離部４８に設けられていれば、このような位置に限定される必要はない。ただし、剥離部４８の内側面に窪み部５４を設けた場合には、溶接部５０の中央部近くに窪み部５４が設けられるため、より有効に導体セグメント２８またはコイル要素９４，９６の接合強度を高くできる。
【符号の説明】
【００５６】
１０，１０ａ ステータ、１２ スロット、１４ ステータコア、１６，１８，２０ セグメント環状部、２２ セグメントコイル、２４ １周目要素、２６ ２周目要素、２８ 導体セグメント、３０ 直線部、３２ 脚部、３４ ターン部、３６ 導体線、３８ 絶縁被膜、４０，４２ 傾斜部、４４，４６ 軸方向部、４８ 剥離部、５０ 溶接部、５２ 内側面、５４ 窪み部、５６ 突部、５８ 潰し加工冶具、６０ 押さえ冶具、６２ 平坦部、６４ 絶縁部、６６ 窪み部、６８ 剥離部、７０，７２ コイル、７４ 渡り部、７６ 導体線、７８ 絶縁部、８０，８２ 面取り、８４ 曲線部、８６，８８，９０ カセット環状部、９２ カセットコイル、９４ 第１コイル要素、９６ 第２コイル要素、９８ 第１直線部、１００ 第２直線部、１０２，１０４ 径方向部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周方向複数個所に設けられたスロットを有するステータコアと、ステータコアの複数個所に巻装された複数相の環状部とを備える回転電機ステータと、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転電機のステータとして、スロットと呼ばれる径方向に伸びる溝を周方向に複数設けたステータコアを備え、互いに周方向に離れた２つずつのスロットに挿入するように、ステータコアにステータコイルを分布巻きで巻装する構造が知られている。
【０００３】
また、この場合にステータコイルを、複数の導体要素である導体セグメントが互いに接続されることによりそれぞれコイル状に形成されるセグメントコイルとすることも考えられる。例えば、各導体セグメントは、２の平行な脚部と、２の脚部同士を連結するターン部とによりＵ字形に形成される。
【０００４】
さらに、複数の導体セグメントを連結することによりコイル状に形成し、単位コイルであるセグメントコイルとしたものを複数個設け、ステータコアの周方向に複数のセグメントコイルを連結することにより各相の環状部分を構成することも考えられる。
【０００５】
また、特許文献１には、セグメントコイル式の回転電機の製造方法において、ステータコアのスロットにＵ字状の導体セグメントを挿入した後、ステータコアの端面から突出する導体セグメントの直線部の周方向に隣接する位置にピン状冶具を径方向外側から内側へ差し込むステップと、導体セグメントを保持するリング状冶具により導体セグメントの直線部を、ピン状冶具を支点として屈曲させるステップと、屈曲した導体セグメントの端部同士を溶接するステップとを含む方法が記載されている。これにより、導体セグメントの曲げ加工をステータコアのスロット周縁部を支点として行う場合と異なり、絶縁被膜がスロット周縁部の角部により傷つくのを防止できるとされている。なお、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献１以外に特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−６９７３１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４１９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような導体セグメントから形成されるセグメントコイルを有するステータでは、セグメントコイルを形成するために、複数の導体セグメントで絶縁被膜が剥離された剥離部同士を対向させるとともに、対向する剥離部の先端部に溶接加工を施して導体セグメントを接合している。例えば、セグメントコイルでは、溶接部から周方向の異なる側に分岐するように形成された２本の分岐部を有する二股部が形成される。この場合、例えば、ステータを含む回転電機を自動車に搭載する場合等で、登坂時や急加速等で電流負荷が高くなり、温度が上昇したり、停止時に温度が低下する等で二股部での温度変化が大きくなる。また、使用時に二股部に振動や外乱が加わる可能性がある。このため、２本の分岐部に互いに離れたり交差する方向の力が加わって、溶接部に応力が集中する可能性がある。このため、複数の導体セグメントの接合強度を高くする面から改良の余地がある。
【０００８】
特許文献１に記載された回転電機の場合も、導体セグメントの捻り加工後に発生する回転電機の温度変化や外乱、振動等により、導体セグメントの接合部に発生する応力集中を緩和することが難しい。特に、スロットから溶接部分までの導体長さが長くなり、段差等の導体セグメント同士を固定する部分がないことで、より接合部での応力集中が高くなるため、導体セグメントの接合強度を高くする面から改良の余地がある。
【０００９】
また、特許文献２には、コイルの渡り部で別のコイルに溶接部により接合する接続部と、接続部からコイル引き出し部側に外れた部分に設けられた凹状の応力緩和部とを備える回転電機が記載されている。ただし、応力緩和部をコイルの絶縁被膜が設けられた部分に設ける場合には、導体が露出する露出部が、接合部と応力緩和部とに設けられる可能性がある。この場合、接合部と応力緩和部との多くの個所にワニス等の絶縁材料を用いた絶縁処理を施す必要があり、製造作業が複雑になり、製造コストが増大する要因となる。このため、回転電機ステータ及びその製造方法において、製造作業の簡易化を図れる簡易な構成で、導体要素の接合強度を高くすることが望まれている。
【００１０】
なお、回転電機ステータとして、上記のようなセグメントコイルを有するステータ以外のステータでも、複数の導体要素を溶接部により接合する場合に上記のような不都合を生じる可能性がある。このようなステータの場合も、製造作業の簡易化を図れる簡易な構成で、導体要素の接合強度を高くすることが望まれている。
【００１１】
本発明の目的は、回転電機ステータ及びその製造方法において、製造作業の簡易化を図れる簡易な構成で、導体要素の接合強度を高くすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る回転電機ステータは、周方向複数個所に設けられたスロットを有するステータコアと、ステータコアの複数個所に、スロットに挿入するように巻装された複数のコイルをそれぞれ含む複数相の環状部とを備え、各相の環状部は、周方向複数個所に配置されたコイル同士が環状に連結されており、かつ、複数の導体要素が溶接部で接合されることにより形成されており、溶接部は、互いに接合される導体要素の先端部において、絶縁被膜が剥離された剥離部同士を接合しており、剥離部は、溶接部から外れた部分に設けられた凹状の窪み部を有することを特徴とする回転電機ステータである。
【００１３】
また、本発明に係る回転電機ステータにおいて、好ましくは、互いに接合される剥離部は、互いに平行になるように対向させており、窪み部は、互いに接合される剥離部において、互いに対向する内側面にそれぞれ設けられている。
【００１４】
また、本発明に係る回転電機ステータにおいて、好ましくは、ステータコアに分布巻きで巻装された複数相のセグメント環状部を備え、各相のセグメント環状部は、複数の導体要素である導体セグメントが互いに溶接部で接合されることによりそれぞれコイル状に形成される複数のセグメントコイルを含み、溶接部は、互いに接合される導体セグメントの先端部において、絶縁被膜が剥離された剥離部であって、窪み部を有する剥離部同士を接合している。
【００１５】
また、本発明に係る回転電機ステータの製造方法は、上記の本発明に係る回転電機ステータの製造方法であって、導体要素に設けられた剥離部を介して両側に、突部を有する潰し加工冶具と、平坦部を有する押さえ冶具とを対向させる冶具対向ステップと、剥離部に潰し加工冶具の突部を平坦部側に押し付けることにより凹状の窪み部を形成する窪み形成ステップと、押さえ冶具と潰し加工冶具との間から導体要素を取り出した後、一対の導体要素の剥離部同士を溶接により接合する接合ステップを含むことを特徴とする回転電機ステータの製造方法である。
【００１６】
また、本発明に係る回転電機ステータの製造方法において、好ましくは、接合ステップは、押さえ冶具と潰し加工冶具との間から導体要素を取り出した後、一対の導体要素の剥離部において、窪み部が内側に配置され、互いに平行になるように対向させ、一対の剥離部の先端部同士を溶接により接合する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る回転電機ステータ及びその製造方法によれば、剥離部は、溶接部から外れた部分に設けられた凹状の窪み部を有し、複数の導体要素は、先端部において、絶縁被膜が剥離された剥離部同士を溶接する溶接部で互いに接合され、剥離部は、溶接部から外れた部分に設けられた凹状の窪み部を有する。このため、回転電機の温度変化や外乱、振動等により、複数の導体要素の接合部に発生する応力集中を窪み部で緩和できるので、複数の導体要素の接合強度を高くできる。また、窪み部は接合のための剥離部に設けられているので、絶縁被膜に窪み部を設ける場合と異なり、絶縁処理が過度に多くなることがない。このため、製造作業の簡易化を図れる簡易な構成で、導体要素の接合強度を高くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態の回転電機ステータを示す斜視図である。
【図２】図１の各相のセグメント環状部を構成する１の導体セグメントを、ステータコアに配置する以前の状態で示す図である。
【図３】図１のステータにおいて、１相分であるＵ相分のセグメント環状部が巻装された様子を示す概略斜視図である。
【図４】図３における１相分であるＵ相分のセグメント環状部を取り出して示す図である。
【図５】図４のセグメント環状部のうち、前半部の巻き始めの１番目から８番目までの８個の単位コイルを示す図である。
【図６】図５の前半部の８個の単位コイルをステータコアに巻装する様子を説明する模式図である。
【図７】図６に引き続いて、後半部の８個の単位コイルをステータコアに巻装する様子を説明する模式図である。
【図８】図１において、一対の導体セグメントの接合部側の端部を示す斜視図である。
【図９】図８を矢印Ａ方向に見た図である。
【図１０】図９の溶接部側の端部をステータの周方向に見た拡大図である。
【図１１】剥離部の別形状の第１例において、溶接前の様子を示す図１０に対応する図である。
【図１２】図１０の導体セグメントの剥離部において、窪み部を形成する工程を示す模式図である。
【図１３】剥離部に窪み部を設けない比較例において、溶接部で接合した剥離部に作用する応力分布の解析結果を示す図である。
【図１４】渡り部に応力緩和部を設けた従来例において、応力緩和部が剥離部以外に設けられている場合の不都合を説明するための図である。
【図１５】剥離部の別形状の第２例において、溶接前の様子を示す図１０に対応する図である。
【図１６】図１５において、溶接工程を行った後、絶縁処理を行った様子を示す、図１０に対応する図である。
【図１７】剥離部の別形状の第３例において、溶接後の様子を示す図１０に対応する図である。
【図１８】剥離部の別形状の第４例において、溶接前の様子を剥離部の先端側から軸方向に見た図である。
【図１９】剥離部の別形状の第５例において、溶接前の様子を示す、図１０に対応する図である。
【図２０】剥離部を有する一対の導体セグメントの端部の別構成において、溶接前の様子を示す、図１０に対応する図である。
【図２１】本発明の第２の実施の形態の回転電機ステータを示す概略斜視図である。
【図２２】図２１の各相のカセット環状部を構成する１つのカセットコイルを示す斜視図である。
【図２３】図２１からＵ相分のカセット環状部を取り出して、一部を省略して軸方向に見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第１の実施形態］
以下において、図１から図１２を用いて本発明に係る第１の実施の形態を説明する。本実施の形態の回転電機ステータ（以下、単に「ステータ」という。）は、例えば電動モータ、発電機等の回転電機を構成するために使用される。ステータ１０は、環状の磁性材料製のステータコア１４と、ステータコア１４に分布巻きで巻装された複数相であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のセグメント環状部１６，１８，２０とを備える。ステータ１０の使用時には、ステータ１０の径方向内側に、回転軸に固定されたロータ（図示せず）を配置し、ステータ１０とロータとを径方向に対向させることでラジアル型の回転電機を構成する。ステータコア１４は、例えば、磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心、または電磁鋼板等の金属板の積層体等により構成されている。ステータコア１４は、内周面の周方向複数個所に放射状に設けられたスロット１２を有する。３相のセグメント環状部１６，１８，２０は、ステータコア１４の複数個所に、スロット１２に挿入するように巻装された複数のセグメントコイル２２（図５）をそれぞれ含む。
【００２０】
すなわち、各相のセグメント環状部１６，１８，２０は、それぞれ環状に複数のステータコイルであるセグメントコイル２２を連結してなり、互いに連結される１周目要素２４（図５）及び２周目要素２６（図７）を含む。また、各セグメントコイル２２は、図２に示す、略Ｕ字形の導体要素である、導体セグメント２８を複数個並べて複数の導体セグメント２８が溶接部で互いに接続される、すなわち接合されることによりコイル状に形成されている。各導体セグメント２８は、幅方向（図２の左右方向）両端部に２ずつのスロット１２（図１）にそれぞれ挿入される直線部３０を有する２本の平行な脚部３２と、脚部３２の一端同士を連結するターン部３４とを有する。また、導体セグメント２８は、両端部を除く導体線３６の長さ方向中間部の周囲に、ポリアミドイミド等により構成されるエナメル樹脂等の絶縁部である絶縁被膜３８が被覆されている。
【００２１】
すなわち、本実施の形態のステータ１０（図１）は、いわゆる「セグメントコイル巻き形」と呼ばれるもので、断面矩形の平角線等の角線である導体線３６が絶縁被膜３８により被覆されてなるコイル素線をコイル状に形成したセグメントコイル２２（図５）を複数個設けている。そして、ステータコア１４の周方向に複数のセグメントコイル２２を少なくとも一周分（本実施形態の場合は２周分）連結することにより各相のセグメント環状部１６，１８，２０（図１）が構成されている。図１では、「ｕ」「ｖ」「ｗ」の符号を付した部分が、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相を表している。
【００２２】
図３は、図１のステータ１０において、１相分であるＵ相分のセグメント環状部１６がステータコア１４に巻装された様子を示す概略斜視図である。各相のセグメント環状部１６，１８，２０（以下、代表してＵ相のセグメント環状部１６で説明する。）は、それぞれ周方向の幅が予め定められた単位コイル間隔Ｄ１（図５）である８個の単位コイルであるセグメントコイル２２を環状に連結するようにステータコア１４に巻装したものを１周目要素２４としてステータコア１４を１周りさせ、続いて同様に８個のセグメントコイル２２を環状に連結するようにステータコア１４に巻装したものを２周目要素２６としてステータコア１４を１周りさせることにより、セグメント環状部１６が構成されている。この場合、１周目要素２４を配置するスロット１２と、２周目要素２６を配置するスロット１２とは、周方向に１ずつずらせている。
【００２３】
図４は、Ｕ相分のセグメント環状部１６を取り出して示す図である。なお、Ｖ相、Ｗ相のセグメント環状部１８，２０の基本形状は、Ｕ相の場合と同様である。Ｕ相のセグメント環状部１６は、コイル素線をコイル状に形成した単位コイルであるセグメントコイル２２を１６個組み合わせて構成している。図４で、Ｃ１、Ｃ２・・・Ｃ１６と示しているのは、１６個のセグメントコイル２２を区別するためのコイル番号で、Ｕ相セグメント環状部１６の巻き始めが１番目単位コイルであるセグメントコイルＣ１で、巻き終わりが１６番目単位コイルであるセグメントコイルＣ１６である。
【００２４】
図４に示すように、セグメントコイルＣ１に隣接してセグメントコイルＣ２を配置し、以下Ｃ３、Ｃ４・・・Ｃ１６と順次隣接して配置し、周方向に２周している。このため、コイル番号をｉとして、ｉ番目コイルと（ｉ＋８）番目コイルとは、１スロット分ずれているが一部径方向に重なり合うように配置されている。
【００２５】
図５は、図４のセグメント環状部１６のうち、１周目要素２４を取り出して示す図である。セグメント環状部１６の１周目要素２４は、８個のセグメントコイル２２が環状に連結されることにより構成されている。各セグメントコイル２２は、複数の導体セグメント２８（図２）から構成される。図５では、セグメントコイル２２のうち、２周目要素２６（図７参照）の９番目から１６番目までのセグメントコイル２２の図示を省略しているが、基本形状は図５の１周目要素２４の形状と同様で、配置位置が１周目要素２４に対し周方向にずれている。
【００２６】
図６は、図４のセグメント環状部１６のうち、１周目要素２４をステータコア１４に配置する様子を説明する模式図である。図７は、図４のセグメント環状部１６のうち、２周目要素２６をステータコア１４に配置する様子を説明する模式図である。図７では、図６の１周目要素２４の図を省略している。なお、図６、図７では、ステータコア１４の平面図と、その外側の複数のセグメントコイル２２とを示している。セグメントコイル２２は、いくつかのスロット１２をまたいで周方向に離れた２のスロット１２に挿入するように、ステータコア１４の周方向複数個所に巻装している。この２のスロット１２は、予め定めた単位コイル間隔Ｄ１で離れている。以下、セグメントコイル２２は、コイル番号を付して説明する場合がある。図６に示す、セグメントコイルＣ１は、セグメント環状部１６（図４）の巻き始めで、回転電機の動力線側である入力端子側（ＩＮ側）に接続されている。
【００２７】
セグメントコイルＣ１は、スロットＳ４とＳ１０との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成している。この巻き始めは、入力端子側であるステータコア１４の外周側であり、外周側から内周側に向かうようにスロット１２にコイル状に巻装される。次いで、セグメントコイルＣ１の巻き終わりでセグメントコイルＣ２に接続される。すなわち、セグメントコイルＣ１の巻き終わりでスロットＳ１０から単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ１６に渡り、スロットＳ１０とＳ１６との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成することで、セグメントコイルＣ２を構成している。次いで順次これを繰り返してセグメントコイルＣ１からセグメントコイルＣ８までを形成することにより１周目要素２４が構成される。
【００２８】
１周目要素２４の巻き終わりは、ステータコア１４の最外周側で、図７に示す２周目要素２６のセグメントコイルＣ９に接続される。このとき、セグメントコイルＣ９は、セグメントコイルＣ１から１スロット分ずれて、スロットＳ３とＳ９との間にわたって複数回巻回されることによりコイル状に形成されている。次いで、セグメントコイルＣ９の巻き終わりでセグメントコイルＣ１０に接続される。すなわち、セグメントコイルＣ９の巻き終わりでスロットＳ９から単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ１５に渡り、スロットＳ９とＳ１５との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成することで、セグメントコイルＣ１０を構成している。次いで順次これを繰り返してセグメントコイルＣ９からセグメントコイルＣ１６までを形成することにより２周目要素２６が構成される。
【００２９】
また、セグメントコイルＣ１６の巻き終わりは、ステータコア１４の最外周側から取り出され、回転電機の中性点に接続される。図７では、セグメントコイルＣ１６の巻き終わりがＯＵＴ（中性点）として示されている。このように、セグメント環状部１６の１周目要素２４と２周目要素２６とが配置されるスロット１２は、周方向にずれている。以上は、Ｕ相のセグメント環状部１６について説明したが、Ｖ相、Ｗ相のセグメント環状部１８，２０についても同様に構成するとともに、図１に示すように、Ｖ相セグメント環状部１８を配置するスロット１２を周方向に２ずつずらせ、Ｗ相セグメント環状部２０を配置するスロット１２を、周方向にさらに２ずつずらせる。
【００３０】
このような各相のセグメント環状部１６，１８，２０を構成する際に、上記の図２に１つを示した複数の略Ｕ字形の導体セグメント２８を使用している。すなわち、導体セグメント２８を複数連結することにより１のセグメントコイル２２を構成し、このセグメントコイル２２を複数接続、すなわち連結することにより各相のセグメント環状部１６，１８，２０を構成している。この場合、各導体セグメント２８は、両端部に単位コイル間隔Ｄ１と同じ間隔で設けられた２本の平行な脚部３２を有し、各脚部３２の一端をターン部３４で連結している。各セグメントコイル２２（図１）を構成する場合、導体セグメント２８を複数本、例えば５本を使用し、予め一定に定めた単位コイル間隔Ｄ１で配置される２のスロット１２の径方向に沿って整列させるように、ステータコア１４の軸方向片側（図１の下側）から軸方向他側（図１の上側）に向け挿入する。そして、図８、図９に示すように、径方向（「径方向」とは、特に断らない限り、ステータの径方向を言う。本明細書全体及び特許請求の範囲で同じとする。）に隣り合う２つの導体セグメント２８の２の脚部３２の先端部で、ステータコア１４の軸方向他側面（図８、図９の上側面）から突出した部分を曲げ形成する、すなわち互いに周方向（「周方向」とは、特に断らない限り、ステータの周方向を言う。本明細書全体及び特許請求の範囲で同じとする。）に対向する側に軸方向（「軸方向」とは、特に断らない限り、ステータの軸方向を言う。本明細書全体及び特許請求の範囲で同じとする。）に対し傾斜した方向に折り曲げて、傾斜部４０，４２を形成する。
【００３１】
また、図８、図９の表側である１の導体セグメント２８の片側の傾斜部４０の先端部で軸方向（図８、図９の上下方向）に向くように曲げることにより形成した軸方向部４４と、この１の導体セグメント２８に径方向に隣り合う、図８、図９の裏側である他の導体セグメント２８の他側の傾斜部４２の先端部で軸方向に向くように曲げることにより形成した軸方向部４６とをＴＩＧ溶接等の溶接により接合する。この場合、互いに接合される一対の導体セグメント２８に設けられた軸方向部４４，４６は、先端部に設けられ、絶縁被膜３８が剥離された剥離部４８を含む。このように１の導体セグメント２８の片側の脚部３２と、この１の導体セグメント２８に径方向に隣り合う他の導体セグメント２８の他側の脚部３２とを接続する。そして、これを各導体セグメント２８で繰り返すことにより、コイル状のセグメントコイル２２（図５）を形成する。
【００３２】
また、図１に示すように、ステータコア１４に各相のセグメント環状部１６，１８，２０を組み付けた状態で、各セグメントコイル２２のうち、ステータコア１４の軸方向両端面からそれぞれ外側に突出する部分により軸方向両側の一対のコイルエンドが形成されている。
【００３３】
このように構成されるので、３相のセグメント環状部１６，１８，２０は、それぞれステータ１０の周方向複数個所に配置されたセグメントコイル２２同士が環状に連結されている。また、３相のセグメント環状部１６，１８，２０は、複数の導体要素である導体セグメント２８（図２）がＴＩＧ溶接等の溶接部で接合することにより形成されている。この場合、図１０に示すように、例えば一対の導体セグメント２８の先端部に設けられた剥離部４８が互いに平行になるように対向しており、剥離部４８の先端部同士が溶接部５０で接合されている。
【００３４】
なお、図１０では、傾斜部４０，４２が軸方向部４４，４６に対してステータコア１４（図８、図９）に近づくほど径方向である、図１０の左右方向両側に離れるような図示としている。ただし、各傾斜部４０，４２は、単に軸方向部４４，４６に対してステータコア１４に近づくほど図１０の表裏方向両側である周方向両側に離れるように曲げ形成された形状としてもよい（後述する図１１、１５〜１７，１９，２０も同様である。）。さらに、図８〜１０の場合と異なり、２つの軸方向部４４，４６を径方向に対向させて接合するのではなく、２つの軸方向部４４，４６を周方向に対向させて接合してもよい。
【００３５】
また、図１０では、溶接部５０は一対の剥離部４８の先端面にかけ渡すように略半球状に形成されている。ただし、図１０に二点鎖線で示す形状のように溶接部５０は、一部が剥離部４８の端部を覆うように大きな部分球体状に形成される場合もある。このような溶接部５０の形状は、入熱量等の溶接条件により変化する。このように溶接部５０は、互いに接合される導体セグメント２８の先端部において、剥離部４８同士を接合している。また、一対の剥離部４８の互いに対向する内側面５２同士の間には隙間が形成されている。
【００３６】
特に、各導体セグメント２８の先端部に設けられ、一対の導体セグメント２８同士で接合される剥離部４８において、互いに対向する内側面５２の軸方向（図１０の上下方向）中間部に、それぞれ凹状の窪み部５４が設けられている。各窪み部５４は、例えば剥離部４８の溶接部５０から外れた部分に潰し加工を行うことにより設けられている。例えば、窪み部５４において、周方向（図１０の表裏方向）の両端は、各剥離部４８の周方向両側面に達している。
【００３７】
窪み部５４の断面形状は、図１０に示すような円弧形だけでなく、矩形、台形、三角形等種々の形状に形成できる。例えば、図１１は、剥離部４８の別形状の第１例において、溶接前の様子を示す図１０に対応する図である。図１１に示す例では、一対の剥離部４８の互いに対向する内側面５２の軸方向（図１１の上下方向）中間部に、断面矩形の窪み部５４が形成されている。このような形状を有する窪み部５４でも本実施形態を適用できる。
【００３８】
図１２は、図１０の導体セグメントの剥離部４８において、窪み部５４を形成する工程を示す模式図である。なお、図１２の例では、剥離部４８に断面台形の窪み部５４を形成する場合を示している。本実施の形態のステータの製造方法は、冶具対向ステップと、窪み形成ステップと、接合ステップとを含む。まず、「冶具対向ステップ」では、図１２（ａ）で示すように、Ｕ字形の導体セグメント２８の端部に設けられた剥離部４８を介して両側に、断面台形状の先端部を有する突部５６を含む潰し加工冶具５８と、押さえ冶具６０に設けられた平坦部６２とを対向させる。平坦部６２の幅Ｗ１は、潰し加工冶具５８の突部５６の先端面の幅Ｗ２よりも大きい。
【００３９】
次いで、「窪み形成ステップ」では、図１２（ｂ）に示すように、剥離部４８の内側面５２（図１０）となる側面に潰し加工冶具５８の突部５６を抑え冶具６０の平坦部６２側に押し付けることにより、剥離部４８の側面に凹状の窪み部５４を潰し加工により形成する。なお、「冶具対向ステップ」及び「窪み形成ステップ」では、Ｕ字形の導体セグメント２８を用いる以外に、導体セグメント２８がＵ字形に形成される以前の例えばＩ字形に形成された状態で、両端部に設けられた剥離部４８に潰し加工を行って、窪み部５４を形成することもできる。
【００４０】
いずれにしても窪み部５４が形成された導体セグメント２８は、図１２（ｃ）に示すように潰し加工冶具５８と押さえ冶具６０との間から取り出す。そして、「接合ステップ」では、潰し加工冶具５８と押さえ冶具６０との間から導体セグメント２８を取り出した後、図１０に示すように、一対の導体セグメント２８の剥離部４８において、窪み部５４が内側に配置され、互いに平行になるように対向させた状態で、一対の剥離部４８の先端部同士を、上記のように溶接により接合する。また、溶接後には、後述する図１６を参照して示すように、溶接部５０を有する剥離部４８を含む部分にワニス含浸等で絶縁処理を施すことにより、絶縁部６４で覆う。そして、このような溶接を各剥離部４８の接合すべき個所のすべてで行うことにより、図１に示したステータ１０を形成する。なお、溶接部５０を有する剥離部４８を含む部分に絶縁処理を行うのは、ステータ１０の溶接部５０側のコイルエンドの一部をワニス等の液体絶縁材料に浸す等により複数の絶縁すべき個所に一度に絶縁部６４を設けることができる。
【００４１】
このようなステータ及びその製造方法によれば、剥離部４８は、溶接部５０から外れた部分に設けられた凹状の窪み部５４を有し、複数の導体セグメント２８は、先端部において、絶縁被膜３８が剥離された剥離部４８同士を接合する溶接部５０により互いに接合されている。また、剥離部４８は、溶接部５０から外れた部分に設けられた凹状の窪み部５４を有する。このため、ステータ１０を含む回転電機の温度変化や外乱、振動等により、複数の導体セグメント２８の接合部に発生する応力集中を窪み部５４で緩和できる。例えば、回転電機の使用時に、図８に矢印Ｒで示すように導体セグメント２８の熱膨張や熱収縮等で軸方向部４４，４６と傾斜部４０，４２とからなる二股部に力が加わって、溶接部５０に力が加わる場合でも、剥離部４８に設けられた窪み部５４（図１０）が、剥離部４８の先端部に応力が集中するのを緩和できる。このため、複数の導体セグメント２８の接合強度を高くできる。
【００４２】
図１３は、剥離部４８に窪み部を設けない比較例において、溶接部５０で接合した剥離部４８に作用する応力分布の解析結果を示す図である。図１３に示す比較例は、一対の剥離部４８を溶接部５０で接合しているが、剥離部４８には本実施形態と異なり、応力緩和のための窪み部が設けられていない。図１３は、使用時の振動、温度変化等に対応する所定の条件下での応力分布の解析結果を示している。図１３では応力の最も高い部分を黒く塗りつぶし、その次に応力が高い部分を斜線部で示している。この場合、上記のように一対の導体セグメント２８の二股部に力が作用することに伴って、図１３に矢印Ｓで示すように、剥離部４８の先端部で、溶接部５０により接合される互いに向かい合う部分の周辺部に大きな応力が集中する。このため、図１３の構成の場合には、応力が高い部分での溶接部５０の強度低下の可能性があり、複数の導体セグメント２８の接合強度を高くする面から改良の余地がある。上記の実施形態によれば、このような不都合を解消でき、複数の導体セグメント２８の接合強度を高くできる。
【００４３】
また、上記の実施形態で、窪み部５４は剥離部４８に設けられているので、絶縁被膜３８に窪み部５４を設ける場合と異なり、絶縁処理が過度に多くなることがない。例えば、図１４は、上記の特許文献２に記載された構成と同様の従来例において、応力緩和部が剥離部６８以外に設けられている場合の不都合を説明するための図である。図１４の構成では、ステータの周方向に離れて設けられた２つのコイル７０，７２同士を接続するため、１つのコイル７０に設けられた渡り部７４の絶縁被膜３８が設けられた部分に、応力緩和部である窪み部６６が設けられている。このため、窪み部６６は、渡り部７４の絶縁被膜３８から一部が露出した導体線７６及びその一部を覆う絶縁皮膜３８に設けられている。また、渡り部７４と、別のコイル７２とにそれぞれ設けられた剥離部６８同士が溶接により接合されている。このため、絶縁部７８は、窪み部６６形成部分と、剥離部６８同士の接合部との多くの個所に設ける必要があり、絶縁処理が過度に多くなる可能性がある。これに対して、上記の本実施形態によれば、窪み部５４は接合のための剥離部４８に設けられるので、このような不都合が生じることがない。この結果、本実施形態のステータ１０によれば、製造作業の簡易化を図れる簡易な構成で、導体セグメント２８の接合強度を高くできる。
【００４４】
また、本発明者が、図１２に示した製造方法と同様の製造方法で、潰し加工冶具と押さえ冶具との間で絶縁被膜を有する銅線に潰し加工により窪み部を形成した実験を行ったところ、銅線に重大な損傷が生じることがないことを確認できた。このため、図１２に示した製造方法を含む潰し加工により、実施形態の導体セグメント２８の剥離部４８に窪み部５４を形成する場合でも、剥離部４８の強度を確保できることが分かった。
【００４５】
図１５は、剥離部４８の別形状の第２例において、溶接前の様子を示す図１０に対応する図である。図１６は、図１５において、溶接工程を行った後、絶縁処理を行った様子を示す、図１０に対応する図である。図１５、図１６に示す例では、一対の導体セグメント２８の先端部に設けられた剥離部４８の互いに対向する内側面５２の先端部にそれぞれ窪み部５４が形成されている。また、図１６に示すように、各剥離部４８の先端面同士を接合するように溶接部５０が設けられ、溶接部５０及び剥離部４８を含む部分を覆うように絶縁部６４が設けられている。このような構成の場合も、上記の図１〜１２に示した実施形態と同様に、製造作業の簡易化を図れる簡易な構成で、導体セグメント２８の接合強度を高くできる。
【００４６】
図１７は、剥離部４８の別形状の第３例において、溶接後の様子を示す図１０に対応する図である。図１７に示す例では、一対の導体セグメント２８の先端部に設けられた剥離部４８の互いに対向する内側面５２の先端部にそれぞれ窪み部である面取り８０が形成されている。面取り８０は、図示のような断面直線状とする場合に限定せず、断面曲線状とすることもできる。このような面取り８０は、潰し加工または削り加工冶具を用いた削り加工等により形成できる。その他の構成及び作用は、上記の図１〜１２に示した実施形態と同様である。
【００４７】
図１８は、剥離部４８の別形状の第４例において、溶接前の様子を剥離部４８の先端側から軸方向に見た図である。図１８に示す例では、各剥離部４８の先端面の幅方向（図１８の上下方向）一部である中間部のみに面取り８２が形成されている。図示の例では、面取り８２が断面三角状に形成されているが、このような形状に形成するものではなく種々の形状の面取りを形成できる。
【００４８】
図１９は、剥離部４８の別形状の第５例において、溶接前の様子を示す、図１０に対応する図である。図１９に示す例では、上記の図１１に示した別例と同様の形状の窪み部５４を剥離部４８に形成しているが、各窪み部５４は、図示しない削り加工冶具を用いた削り加工により形成されている。このような構成でも、導体セグメント２８の接合強度を高くできる。
【００４９】
図２０は、剥離部４８を有する一対の導体セグメント２８の端部の別構成において、溶接前の様子を示す、図１０に対応する図である。図２０に示す例では、上記の実施形態と異なり、一対の導体セグメント２８の端部のうち、片側（図２０の右側）の導体セグメント２８で軸方向部４４に連結される部分は、略曲線形状に曲げられた曲線部８４を有する。このように異なる形状を有する導体セグメント２８の端部同士でも溶接部により接合でき、その場合にそれぞれの先端部に設けられた軸方向部４４，４６の剥離部４８に窪み部５４を形成することで、溶接部周辺部に加わる応力の緩和を図れる。なお、図２０では、片側の導体セグメント２８において、曲線部８４の軸方向部４４とは反対側の部分が径方向に伸びるような図示としているが、曲線部８４の軸方向部４４とは反対側の部分が周方向（図２０の表裏方向）に伸びるような構成でも、本実施形態を適用できる。その他の構成及び作用は、上記の図１〜１２に示した実施形態と同様である。
【００５０】
［第２の実施形態］
図２１〜２３は、本発明の第２の実施形態を示している。図２１は、本実施形態のステータを示す概略斜視図である。図２２は、図２１の各相のカセット環状部を構成する１つのカセットコイルを示す斜視図である。
【００５１】
本実施形態のステータ１０ａは、導体セグメントを使用せず、その代わりに、ステータコア１４にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のカセット環状部８６，８８，９０を配置している。各相のカセット環状部８６，８８，９０は、ステータ１０ａの周方向複数個所に配置されたカセットコイル９２を環状に連結することにより形成されている。すなわち、本実施形態のステータ１０ａは、「同芯カセット式」と呼ばれるもので、３相のカセット環状部８６，８８，９０をステータコア１４に軸方向に装着し、各相のカセット環状部８６，８８，９０同士が同芯に配置されるようにしている。図２２に示すように、各カセットコイル９２は、それぞれ断面矩形の導体である平角線等の角線であって、周囲に絶縁被膜が設けられた角線である導体線からなるコイル素線を曲げ形成することにより形成され、それぞれ導体要素である第１コイル要素９４と第２コイル要素９６とを溶接により接合することにより形成されている。
【００５２】
第１コイル要素９４は、周方向に離れた２つのスロット１２（図２１）にそれぞれ複数ずつの第１直線部９８が配置されるように巻かれている。第２コイル要素９６は、第１コイル要素９４が配置されるスロット１２に対し１つずれたスロット１２であって、互いに周方向に離れた２つのスロット１２にそれぞれ複数の第２直線部１００が配置されるように巻かれている。そして、各コイル要素９４，９６の両端部には、ステータコア１４の片側面（図２１の下側面）から導出され、径方向に伸びる径方向部１０２，１０４が設けられている。第１コイル要素９４の一端部に設けられた径方向部１０２の絶縁被膜が剥離された剥離部と、第２コイル要素９６の一端部に設けられた径方向部１０４の絶縁被膜が剥離された剥離部とは、重ね合わされ、図示しない溶接部で接合されている。
【００５３】
図２３は、図２１からＵ相分のカセット環状部８６を取り出して、一部を省略して軸方向に見た図である。図２３でＵ相分で代表して示すように、上記のカセットコイル９２をステータコア１４（図２１）の周方向複数個所にそれぞれ巻装されるように配置し、さらに、図２３では図示しないバスバーで、同相のカセットコイル９２同士を連結することにより、カセット環状部８６が形成される。この場合、バスバーの両端部であって、絶縁被膜が剥離された剥離部と、第１コイル要素９４及び第２コイル要素９６の他端部である、カセットコイル９２の端部の絶縁被膜が剥離された剥離部とが重ねあわされ、図示しない溶接部で接合される。
【００５４】
このような同芯カセット巻き形の場合も、上記の図１〜１２に示した第１の実施形態のセグメントコイル巻き形の場合と同様に、剥離部の互いに対向する内側面等に凹状に窪んで形成された窪み部（図示せず）が設けられている。このため、上記の第１の実施形態と同様に、製造作業の簡易化を図れる簡易な構成で、導体要素であるコイル要素９４，９６の接合強度を高くできる。その他の構成及び作用は、上記の第１の実施形態と同様である。
【００５５】
なお、上記の各実施形態では、剥離部４８の互いに対向する内側面に凹状に窪んで形成された窪み部５４を設ける場合を説明したが、窪み部５４は剥離部４８に設けられていれば、このような位置に限定される必要はない。ただし、剥離部４８の内側面に窪み部５４を設けた場合には、溶接部５０の中央部近くに窪み部５４が設けられるため、より有効に導体セグメント２８またはコイル要素９４，９６の接合強度を高くできる。
【符号の説明】
【００５６】
１０，１０ａ ステータ、１２ スロット、１４ ステータコア、１６，１８，２０ セグメント環状部、２２ セグメントコイル、２４ １周目要素、２６ ２周目要素、２８ 導体セグメント、３０ 直線部、３２ 脚部、３４ ターン部、３６ 導体線、３８ 絶縁被膜、４０，４２ 傾斜部、４４，４６ 軸方向部、４８ 剥離部、５０ 溶接部、５２ 内側面、５４ 窪み部、５６ 突部、５８ 潰し加工冶具、６０ 押さえ冶具、６２ 平坦部、６４ 絶縁部、６６ 窪み部、６８ 剥離部、７０，７２ コイル、７４ 渡り部、７６ 導体線、７８ 絶縁部、８０，８２ 面取り、８４ 曲線部、８６，８８，９０ カセット環状部、９２ カセットコイル、９４ 第１コイル要素、９６ 第２コイル要素、９８ 第１直線部、１００ 第２直線部、１０２，１０４ 径方向部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向複数個所に設けられたスロットを有するステータコアと、
ステータコアの複数個所に、スロットに挿入するように巻装された複数のコイルをそれぞれ含む複数相の環状部とを備え、
各相の環状部は、周方向複数個所に配置されたコイル同士が環状に連結されており、
かつ、複数の導体要素が溶接部で接合されることにより形成されており、
溶接部は、互いに接合される導体要素の先端部において、絶縁被膜が剥離された剥離部同士を接合しており、
剥離部は、溶接部から外れた部分に設けられた凹状の窪み部を有することを特徴とする回転電機ステータ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機ステータにおいて、
互いに接合される剥離部は、互いに平行になるように対向させており、
窪み部は、互いに接合される剥離部において、互いに対向する内側面にそれぞれ設けられていることを特徴とする回転電機ステータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転電機ステータにおいて、
ステータコアに分布巻きで巻装された複数相のセグメント環状部を備え、
各相のセグメント環状部は、
複数の導体要素である導体セグメントが互いに溶接部で接合されることによりそれぞれコイル状に形成される複数のセグメントコイルを含み、
溶接部は、互いに接合される導体セグメントの先端部において、絶縁被膜が剥離された剥離部であって、窪み部を有する剥離部同士を接合していることを特徴とする回転電機ステータ。
【請求項４】
請求項１に記載の回転電機ステータの製造方法であって、
導体要素に設けられた剥離部を介して両側に、突部を有する潰し加工冶具と、平坦部を有する押さえ冶具とを対向させる冶具対向ステップと、
剥離部に潰し加工冶具の突部を平坦部側に押し付けることにより凹状の窪み部を形成する窪み形成ステップと、
押さえ冶具と潰し加工冶具との間から導体要素を取り出した後、一対の導体要素の剥離部同士を溶接により接合する接合ステップを含むことを特徴とする回転電機ステータの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の回転電機ステータの製造方法において、
接合ステップは、押さえ冶具と潰し加工冶具との間から導体要素を取り出した後、一対の導体要素の剥離部において、窪み部が内側に配置され、互いに平行になるように対向させ、一対の剥離部の先端部同士を溶接により接合することを特徴とする回転電機ステータの製造方法。
【請求項１】
周方向複数個所に設けられたスロットを有するステータコアと、
ステータコアの複数個所に、スロットに挿入するように巻装された複数のコイルをそれぞれ含む複数相の環状部とを備え、
各相の環状部は、周方向複数個所に配置されたコイル同士が環状に連結されており、
かつ、複数の導体要素が溶接部で接合されることにより形成されており、
溶接部は、互いに接合される導体要素の先端部において、絶縁被膜が剥離された剥離部同士を接合しており、
剥離部は、溶接部から外れた部分に設けられた凹状の窪み部を有することを特徴とする回転電機ステータ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機ステータにおいて、
互いに接合される剥離部は、互いに平行になるように対向させており、
窪み部は、互いに接合される剥離部において、互いに対向する内側面にそれぞれ設けられていることを特徴とする回転電機ステータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転電機ステータにおいて、
ステータコアに分布巻きで巻装された複数相のセグメント環状部を備え、
各相のセグメント環状部は、
複数の導体要素である導体セグメントが互いに溶接部で接合されることによりそれぞれコイル状に形成される複数のセグメントコイルを含み、
溶接部は、互いに接合される導体セグメントの先端部において、絶縁被膜が剥離された剥離部であって、窪み部を有する剥離部同士を接合していることを特徴とする回転電機ステータ。
【請求項４】
請求項１に記載の回転電機ステータの製造方法であって、
導体要素に設けられた剥離部を介して両側に、突部を有する潰し加工冶具と、平坦部を有する押さえ冶具とを対向させる冶具対向ステップと、
剥離部に潰し加工冶具の突部を平坦部側に押し付けることにより凹状の窪み部を形成する窪み形成ステップと、
押さえ冶具と潰し加工冶具との間から導体要素を取り出した後、一対の導体要素の剥離部同士を溶接により接合する接合ステップを含むことを特徴とする回転電機ステータの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の回転電機ステータの製造方法において、
接合ステップは、押さえ冶具と潰し加工冶具との間から導体要素を取り出した後、一対の導体要素の剥離部において、窪み部が内側に配置され、互いに平行になるように対向させ、一対の剥離部の先端部同士を溶接により接合することを特徴とする回転電機ステータの製造方法。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１２−２５７３６６（Ｐ２０１２−２５７３６６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２８２７０（Ｐ２０１１−１２８２７０）
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]