JP2014030318A - 回転電機の固定子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気絶縁性を損なうことなく、コイルエンドにおけるセグメント導体同士の交差部の隙間を確保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２は、複数のスロット３５をもつ固定子鉄心３２と、スロット３５内において径方向に配列収容されスロット３５外へ延び出す端部が互いに溶接により接合されてコイルエンド３１ｂを形成する複数の絶縁被膜３７付きセグメント導体３３を接続してなる固定子巻線３６とを備える。コイルエンド３１ｂにおける一のセグメント導体３３が、径方向に隣接する他のセグメント導体３３と１箇所以上で交差するように配置され、そのいずれかの交差部３３ｃにおける他のセグメント導体３３に対向する側面に径方向に凹んだ凹部３３１ｈが形成されている。凹部３３１ｈの表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ２とスロット収容部３８の表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ１が同等にされている。
【選択図】図１０

Description

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。

従来、回転電機の固定子として、例えば特許文献１、特許文献２に開示されているように、周方向に複数のスロットを有する固定子鉄心と、スロット内において互いに電気的に絶縁されて径方向に配列収容され且つスロット外へ延び出す端部が互いに溶接により接合されてコイルエンドを形成する複数の絶縁被膜付きセグメント導体を接続してなる多相の固定子巻線と、を備えたものが知られている。

この特許文献１には、固定子巻線のコイルエンドにおける一のセグメント導体が、径方向に隣接する他のセグメント導体と１箇所以上で交差するように配置され、そのいずれかの交差部における他のセグメント導体に対向する側面に径方向に凹んだ凹部を形成する技術が開示されている。これにより、セグメント導体同士の交差部の隙間を確保して、電気絶縁性と冷却性能の向上を図ることができる。

また、特許文献２には、固定子巻線のスロット収容部内におけるセグメント導体を矩形断面に成形し、スロット収容部内の絶縁被膜厚をコイルエンド部の被膜厚より薄くすることで、スロット収容部内のセグメント導体の発熱を積層鉄心に効率よく伝導させるとともに、コイルエンド部の被膜厚を厚くすることで、絶縁性を確保できる。

特許第３７３８７３３号公報 特許第４６４６０３８号公報

ところで、上記特許文献１では、セグメント導体同士の交差部の隙間を確保する手段として、セグメント導体の端部近傍にプレス成形やオフセット成形を施すことにより凹部を形成することが開示されている。しかし、プレス成形やオフセット成形を実施すると、セグメント導体の表面を覆う絶縁被膜に加工ストレスが加わり、電気絶縁性が低下するという問題がある。

また、上記特許文献２では、セグメント導体の表面を覆う絶縁被膜を圧延加工等により成形すると、絶縁被膜が薄くなることが開示されている。しかし、絶縁被膜が薄くなると、電気絶縁性が低下する問題もある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電気絶縁性を損なうことなく、コイルエンドにおけるセグメント導体同士の交差部の隙間を確保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。

上記課題を解決するためになされた第一の発明は、複数のスロット（３５）をもつ固定子鉄心（３２）と、前記スロット（３５）内において互いに電気的に絶縁されて径方向に配列収容され且つ前記スロット（３５）外へ延び出す端部が互いに溶接により接合されてコイルエンド（３１ｂ）を形成する複数の絶縁被膜（３７）付きセグメント導体（３３）を接続してなる多相の固定子巻線（３６）と、を備え、前記コイルエンド（３１ｂ）における一のセグメント導体（３３）が、径方向に隣接する他のセグメント導体（３３）と１箇所以上で交差するように配置され、そのいずれかの交差部（３３ｃ）における前記他のセグメント導体（３３）に対向する側面に径方向に凹んだ凹部（３３１ｇ、３３１ｈ、３３１ｊ、３３２ｇ、３３２ｈ、３３２ｊ）が形成されている回転電機の固定子において、前記セグメント導体（３３）の表面を覆う前記絶縁被膜（３７）は、前記凹部（３３１ｇ、３３１ｈ、３３１ｊ、３３２ｇ、３３２ｈ、３３２ｊ）の表面を覆う前記絶縁被膜（３７）の膜厚とスロット収容部（３８）の表面を覆う前記絶縁被膜（３７）の膜厚が同等にされていることを特徴とする。

第一の発明によれば、セグメント導体の表面を覆う絶縁被膜は、凹部の表面を覆う絶縁被膜の膜厚とスロット収容部の表面を覆う絶縁被膜の膜厚が同等にされているので、電気絶縁性を損なうことなく、コイルエンドにおけるセグメント導体同士の交差部の隙間を確保することができる。

なお、本発明において、凹部の表面を覆う絶縁被膜の膜厚とスロット収容部の表面を覆う絶縁被膜の膜厚は、厳密な意味で同等にされていなくてもよく、誤差や公差の範囲も同等の範囲に含まれる。

また、本発明において、セグメント導体の表面を覆う絶縁被膜は、セグメント導体よりもヤング率が低く且つ降伏点が高い材料で形成されていることが好ましい。このようにすれば、セグメント導体にプレス加工を施して凹部を形成する際に、プレス荷重を、セグメント導体の降伏荷重を超え絶縁被膜の降伏荷重を超えない範囲で適宜設定することによって、セグメント導体の凹部の表面を覆う絶縁被膜の膜厚とスロット収容部の表面を覆う絶縁被膜の膜厚を容易に同等にすることができる。

ここでのヤング率とは、固体を一つの方向に張力を加えて引き伸ばしたときの弾性率のことをいう。また、降伏点とは、応力−ひずみ曲線において、応力は増加せずに、ひずみだけが増加する点の応力のことをいう。

そして、上記課題を解決するためになされた第二の発明は、複数のスロット（３５）をもつ固定子鉄心（３２）と、前記スロット（３５）内において互いに電気的に絶縁されて径方向に配列収容され且つ前記スロット（３５）外へ延び出す端部が互いに溶接により接合されてコイルエンド（３１ｂ）を形成する複数の絶縁被膜（３７）付きセグメント導体（３３）を接続してなる多相の固定子巻線（３６）と、を備えた回転電機の固定子の製造方法であって、前記各セグメント導体（３３）の側面に、径方向の凹部（３３１ｇ、３３１ｈ、３３１ｊ、３３２ｇ、３３２ｈ、３３２ｊ）をプレス加工により形成する凹部形成工程（Ｓ１）と、前記スロット（３５）内に前記複数のセグメント導体（３３）を径方向に隣接するように挿入する挿入工程（Ｓ２）と、前記各セグメント導体（３３）と径方向に隣接する他のセグメント導体（３３）とを互いに異なる周方向へ所定の磁極ピッチ分それぞれ傾斜させるとともに、前記各セグメント導体（３３）及び前記他のセグメント導体（３３）のそれぞれの側面に形成された凹部（３３１ｇ、３３１ｈ、３３１ｊ、３３２ｇ、３３２ｈ、３３２ｊ）を互いに対向させつつ交差させる傾斜工程（Ｓ３）と、前記各セグメント導体（３３）の端部を径方向に隣接する他のセグメント導体（３３）の端部にそれぞれ接合する接合工程（Ｓ４）と、を備え、前記凹部形成工程（Ｓ１）において、前記セグメント導体（３３）の表面を覆う前記絶縁被膜（３７）は、前記セグメント導体（３３）よりもヤング率が低く且つ降伏点が高い材料で形成されたものが用いられるとともに、前記プレス加工は、プレス荷重が前記セグメント導体（３３）の降伏荷重を超え前記絶縁被膜（３７）の降伏荷重を超えない範囲で行うことを特徴とする。

第二の発明によれば、凹部形成工程において、セグメント導体の表面を覆う絶縁被膜は、セグメント導体よりもヤング率が低く且つ降伏点が高い材料で形成されたものが用いられるとともに、セグメント導体の側面に径方向の凹部を形成するプレス加工は、プレス荷重がセグメント導体の降伏荷重を超え絶縁被膜の降伏荷重を超えない範囲で行うようにしている。そのため、セグメント導体の側面にプレス加工を行う際に、凹部の表面を覆う絶縁被膜の膜厚の減少を抑制することができる。これにより、凹部の表面を覆う絶縁被膜の膜厚をスロット収容部の表面を覆う絶縁被膜の膜厚と同等にすることができるので、電気絶縁性を損なうことなく、コイルエンドにおけるセグメント導体同士の交差部の隙間を確保することができる。

なお、セグメント導体よりもヤング率が低く且つ降伏点が高い、絶縁被膜の好適な材料としては、例えば、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエステルイミド等を挙げることができ、これらを組み合わせて絶縁被膜を構成してもよい。

実施形態１に係る車両用交流発電機の軸方向に沿う断面図である。 実施形態１に係る固定子の部分的な断面図である。 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。 実施形態１に係る固定子の第２コイルエンド群側の一部を示す斜視図である。 実施形態１に係る固定子の第２コイルエンド群側を内側から見た側面図である。 実施形態１に係るセグメント導体の平面図である。 実施形態１に係る固定子の製造方法のフローチャートである。 実施形態１の凹部形成工程におけるプレス加工を示す図であって、（ａ）はパンチが下降する直前の状態を示し、（ｂ）はパンチが下降した後の状態を示し、（ｃ）はパンチが上昇した後の状態を示す。 実施形態１の凹部形成工程においてプレス加工を行う際のプレス荷重とセグメント導体の変位量の関係を示す線図である。 実施形態１の凹部形成工程において凹部が形成されたセグメント導体の部分断面図である。 変形例１に係るセグメント導体の部分断面図である。 実施形態２に係るセグメント導体の平面図である。 実施形態２の凹部形成工程におけるプレス加工を示す図であって、（ａ）はパンチが下降する直前の状態を示し、（ｂ）はパンチがセグメント導体を押圧して上昇した後の状態を示し、（ｃ）はプレス加工終了後のセグメント導体を示す。 実施形態２の凹部形成工程においてプレス加工後にＵ字形状に曲げ加工が施されたセグメント導体の平面図である。 変形例１に係るセグメント導体の部分断面図である。

以下、本発明に係る回転電機の固定子及びその製造方法を車両用交流発電機に適用した実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。

〔実施形態１〕
図１〜図１０は本発明の実施形態１を示したもので、図１は車両用交流発電機の主要部断面図、図２〜図１０は本実施形態の固定子の説明図である。

車両用交流発電機１は、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、回転子３を支持するとともに固定子２を挟持して締結ボルト４ｃによって固定している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を備えて構成されている。回転子３は、シャフト６と一体になって回転するもので、ランデル型ポールコア７、界磁コイル８、スリップリング９、１０、送風装置としての斜流ファン１１及び遠心ファン１２を備えている。シャフト６は、プーリ２０に連結され、自動車に搭載された走行用のエンジン（図示せず）により回転駆動される。

ランデル型ポールコア７は一組のポールコアを組み合わせて構成されている。ランデル型ポールコア７は、シャフト６に組み付けられたボス部７１及びボス部７１の両端より径方向に延びるディスク部７２、及び１２個の爪状磁極部７３により構成されている。プーリ側の斜流ファン１１は、ポールコア７端面に溶接などによって固着されたベース板１１１に対して鋭角の傾斜を持つブレードと、直角なブレードとを持ち、回転子３と一体となって回転する。反プーリ側の遠心ファン１２は、ポールコア７の端面に溶接などによって固着されたベース板１２１に対して直角なブレードのみを持つ。

ハウジング４の軸方向端面には吸入孔４１が設けられている。 そして、ハウジング４の外周両肩部には、固定子２の第１コイルエンド群３１ａと第２コイルエンド群３１ｂとの径方向外側に対応して冷却風の排出孔４２が設けられている。整流器５は、車両用交流発電機１の反プーリ側の端部に設けられている。従って第１コイルエンド群３１ａは、この整流器５と対応づけて配置される。

固定子２は、固定子鉄心３２と、固定子鉄心３２に形成されたスロット３５内に配置された複数の銅等の電気導体により構成される固定子巻線３６と、固定子鉄心３２と電気導体との間を電気絶縁するインシュレータ３４とにより構成される。また、固定子鉄心３２は一対のフロントハウジング４ａとリアハウジング４ｂとの間に挟持固定されている。

図２は固定子２の部分的な断面図、図３は固定子鉄心３２に装着されるセグメント導体３３の模式的形状を示す斜視図である。図２に示すように、固定子鉄心３２には、多相の固定子巻線３６を収容できるように、複数のスロット３５が形成されている。本実施形態では、回転子３の磁極数に対応して、３相の固定子巻線３６を収容するように、７２本のスロット３５が、周方向に等間隔に配置されている。

固定子鉄心３２のスロット３５に装備された固定子巻線３６は、１本１本の電気導体として把握することができ、複数のスロット３５のそれぞれの中には、偶数本（本実施形態では４本）の電気導体が収容されている。以下、セグメント導体３３のスロット３５内に収容された部位をスロット収容部３８ともいう。また、一のスロット３５内の４本のスロット収容部３８は、固定子鉄心３２の径方向に関して内側から内端層、内中層、外中層、外端層の順で一列に配列されている。これらのセグメント導体３３の表面には、絶縁被膜３７として、例えばポリアミドイミド等の被膜材が塗布されている。この絶縁被膜３７は、セグメント導体３３よりもヤング率が低く且つ降伏点が高い材料で形成されている。

これらセグメント導体３３が所定のパターンで接続されることにより、固定子巻線３６が形成される。なお、本実施形態では、スロット３５内に互いに電気的に絶縁されて径方向に配列収容されたスロット収容部３８の端部がスロット３５外へ延び出しており、第１コイルエンド群３１ａ側においては、一端を連続線を配置することにより、また、第２コイルエンド群３１ｂ側においては、他端を接合することにより接続される。各スロット３５内の１本のスロット収容部３８は、所定の磁極ピッチ離れた他のスロット３５内の１本の他のスロット収容部３８と対をなしている。

特に、コイルエンド部における複数の電気導体間の隙間を確保し、整列して配置するために、一のスロット３５内の所定の層のスロット収容部３８は、所定の磁極ピッチ離れた他のスロット３５内の他の層のスロット収容部３８と対をなしている。例えば、一のスロット３５内の内端層の電気導体３３１ａは、固定子鉄心３２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３５内の外端層の電気導体３３１ｂと対をなしている。同様に、一のスロット３５内の内中層の電気導体３３２ａは固定子鉄心３２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３５内の外中層の電気導体３３２ｂと対をなしている。

そして、これらの対をなす電気導体は、固定子鉄心３２の軸方向の一方の端部において連続線を用いることにより、ターン部３３１ｃ、３３２ｃを経由することで接続される。従って固定子鉄心３２の一方の端部においては、外中層の電気導体と内中層の電気導体とを接続する連続線を、外端層の電気導体と内端層の電気導体とを接続する連続線が囲むこととなる。このように、固定子鉄心３２の一方の端部においては、対をなす電気導体の接続部が、同じスロット３５内に収容された他の対をなす電気導体の接続部により囲まれる。外中層の電気導体と内中層の電気導体との接続により中層コイルエンドが形成され、外端層の電気導体と内端層の電気導体との接続により端層コイルエンドが形成される。

一方、一のスロット３５内の内中層の電気導体３３２ａは、固定子鉄心３２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３５内の内端層の電気導体３３１ａ' とも対をなしている。同様に、一のスロット３５内の外端層の電気導体３３１ｂ' は、固定子鉄心３２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３５内の外中層の電気導体３３２ｂと対をなしている。そして、これらの電気導体は固定子鉄心３２の軸方向の他方の端部において接合により接続される。

従って、固定子鉄心３２の他方の端部においては、外端層の電気導体と外中層の電気導体とを接続する接合部と、内端層の電気導体と内中層の電気導体とを接続する接合部とが、径方向に並んでいる。外端層の電気導体と外中層の電気導体との接続、及び内端層の電気導体と内中層の電気導体との接続により隣接層コイルエンドが形成される。

このように固定子鉄心３２の他方の端部においては、対をなす電気導体の接続部が、重複することなく並べて配置される。さらに、複数の電気導体は、平角断面をもった一定の太さの電気導体を所定形状に成形したセグメントにより提供される。図３に図示されるように、内端層の電気導体３３１ａと外端層の電気導体３３１ｂとが、一連の電気導体をほぼＵ字状に成形してなる大セグメント３３１により提供される。そして、内中層の電気導体３３２ａと外中層の電気導体３３２ｂとが一連の電気導体をほぼＵ字状に成形してなる小セグメント３３２により提供される。

大セグメント３３１と小セグメント３３２とは基本セグメントを形成する（以下の説明において、基本セグメントを単にセグメントとも称する）。そして、基本セグメントを規則的にスロット３５に配置して、固定子鉄心３２の周りを２周するコイルが形成される。しかし、固定子巻線３６の引出線を構成するセグメント及び１周目と２周目とを接続するターン部は基本セグメントとは形状の異なる異形セグメントで構成される。そして、本実施形態の場合、異形セグメントの本数は３本となる。１周目と２周目との接続は端層と中層の接続となるが、この接続により異形コイルエンドが形成される。

以下、本実施形態の固定子２の製造方法について説明する。本実施形態の固定子２の製造方法は、図７に示すように、前記各セグメント３３１，３３２の側面に、径方向の凹部をプレス加工により形成する凹部形成工程Ｓ１と、スロット３５内に各セグメント３３１、３３２を径方向に隣接するように挿入する挿入工程Ｓ２と、各セグメントと径方向に隣接する他のセグメント（例えば、３３１ａと３３２ａ、３３２ｂ’と３３１ｂ’）とを互いに異なる周方向へ所定の磁極ピッチ分それぞれ傾斜させるとともに、前記セグメント及び隣接するセグメント（例えば、３３１ａと３３２ａ、３３２ｂ’と３３１ｂ’）のそれぞれの側面に形成された凹部を互いに対向させつつ交差させる傾斜工程Ｓ３と、前記セグメント導体の端部を径方向に隣接する他のセグメント導体の端部（例えば、３３１ｄ’と３３２ｄ、３３２ｅと３３１ｅ’）にそれぞれ接合する接合工程Ｓ４とを含んでいる。

凹部形成工程Ｓ１では、先ず、所定の絶縁被膜３７で表面を覆われた導体線材を切断して、所定長さの直線状の導体線材３３Ａを準備する。本実施形態の絶縁被膜３７は、導体線材３３Ａよりもヤング率が低く且つ降伏点が高い材料で形成されている。次いで、各導体線材３３Ａの両端部の絶縁被膜３７を所定量剥離する。その後、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、例えば大セグメント３３１用の導体線材３３Ａの一端部をダイ５１に設置し、導体線材３３Ａの一端部上面（側面）に向かって下降するプレス機５２のパンチ５３でプレスすることにより、導体線材３３Ａの一端部上面に凹部３３１ｈを形成する。

このとき、パンチ５３のプレス荷重は、プレス機５２に設置された荷重計５４によって、導体線材３３Ａの降伏荷重を超え絶縁被膜３７の降伏荷重を超えない範囲に管理される。これにより、図９に示すように、プレス荷重が導体線材３３Ａの降伏荷重を超えるまで、導体線材３３Ａは塑性変形しない。また、プレス荷重が絶縁被膜３７の降伏荷重を超えるまで、絶縁被膜３７の膜厚は減少しない。即ち、プレス荷重が上記の範囲に管理されていることによって、図１０に示すように、導体線材３３Ａの凹部３３１ｈの表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ２とスロット収容部３８の表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ１が同等にされている。

なお、絶縁被膜３７の降伏荷重を超えたプレス荷重でプレス加工を行うと、図１１に示す比較例１のように、凹部３３１ｈの表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ２がスロット収容部３８の表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ１よりも小さくなるため、凹部３３１ｈの絶縁性が損なわれる。

このようにして、大セグメント３３１用の導体線材３３Ａの一端部に凹部３３１ｈを形成した後、導体線材３３Ａの他端部にも凹部３３１ｇを同様に形成する。さらに、小セグメント３３２用の導体線材３３Ａの両端部にも凹部３３２ｇ、３３２ｈを同様に形成する。その後、凹部３３１ｇ、３３１ｈ、３３２ｇ、３３２ｈを形成した導体線材３３Ａに、ほぼＵ字状に曲げる曲げ加工を施して、図６に示す大小セグメント３３１、３３２等の必要なセグメント導体３３を形成する。

次の挿入工程Ｓ２では、基本セグメントは、Ｕ字状の小セグメント３３２のターン部３３２ｃをＵ字状の大セグメント３３１のターン部３３１ｃが囲むように揃えられ、固定子鉄心３２の軸方向側面の一方側から挿入される。その際、大セグメント３３１の一方の電気導体３３１ａは固定子鉄心３２の一のスロット３５の内端層に、小セグメント３３２の一方の電気導体３３２ａは前記一のスロット３５の内中層に、そして、大セグメント３３１の他方の電気導体３３１ｂは固定子鉄心３２の前記一のスロット３５から時計方向に１磁極ピッチ離れた他のスロット３５の外端層に、小セグメント３３２の他方の電気導体も前記他のスロット３５の外中層に挿入される。

その結果、図２に示すように一のスロット３５には内端層側から、上述の電気導体として直線部３３１ａ、３３２ａ、３３２ｂ' 、３３１ｂ' が一列に配置される。ここで、３３２ｂ' 、３３１ｂ' は１磁極ピッチずれた他のスロット３５内の電気導体と対をなしている大小のセグメント３３１、３３２の直線部である。なお、セグメント導体３３はＵ字状のものを用いているため、セグメント導体３３にはターン部３３１ｃ、３３２ｃが広がる向きに、スプリングバックによる力が作用する。そのため、小セグメント３３２の直線部３３２ａと直線部３３２ｂとの間には、幾らかの隙間が形成されている。

傾斜工程Ｓ３では、大セグメント３３１及び小セグメント３３２の挿入後、端層に位置している直線部３３１ａ、３３１ｂは、大セグメント３３１が開く方向に接合部３３１ｄ、３３１ｅが半磁極ピッチ分（本実施形態では１．５スロット分）傾けられる。そして、中層に位置している直線部３３２ａ、３３２ｂは、小セグメント３３２が閉じる方向に接合部３３２ｄ、３３２ｅが半磁極ピッチ分傾けられる。その結果、第２コイルエンド群３１ｂにおいては、径方向に隣接する電気導体は周方向の逆向きに傾斜し、１以上の箇所で径方向に交差するように配置されている。以上の構成を、全てのスロット３５のセグメント３３について繰り返す。

そして、次の接合工程Ｓ４では、第２コイルエンド群３１ｂにおいて、外端層の接合部３３１ｅ' と外中層の接合部３３２ｅ、並びに内中層の接合部３３２ｄと内端層の接合部３３１ｄ' とが、溶接、超音波溶着、アーク溶接、ろう付け等の手段によって電気的導通を得るように接合され、図４の斜視図に示されるような固定子が得られる。

図５は、第２コイルエンド群３１ｂの固定子鉄心３２内周側から見た側面図であり、図６は、大小のセグメントを示す図である。図６に示すように、大小のセグメント３３１、３３２の直線部３３１ａ、３３１ｂ、３３２ａ、３３２ｂには、ターン部３３１ｃ、３３２ｃを多重に揃えた際に対向する面に、凹部３３１ｇ、３３１ｈ、３３２ｇ、３３２ｈがそれぞれ形成されている。この凹部３３１ｇ、３３１ｈ、３３２ｇ、３３２ｈは、セグメント導体３３のスロット３５内挿入後に周方向に捻られた際、径方向に隣接するセグメント導体３３の交差部３３ｃを包含する範囲Ｐに設けられている。

これらの凹部３３１ｇ、３３１ｈ、３３２ｇ、３３２ｈは、図５及び図６に範囲Ｐとして示される範囲において、それぞれ径方向に隣接するセグメント導体３３に対向する側面に形成されている。つまり、これらの凹部３３１ｇ、３３１ｈ、３３２ｇ、３３２ｈにおけるセグメント導体３３の厚さは、大小セグメント３３１、３３２の端部の径方向厚さよりも小さい厚さとされている。これにより、領域Ｐにおける各セグメント導体の間の隙間が十分に確保される。この結果、第２コイルエンド群３１ｂにおいてセグメント導体３３が交差する領域Ｐにおいて、セグメント導体３３間の絶縁が強化され、そこに通風される場合には、冷却性が高められる。

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３３の表面を覆う絶縁被膜３７は、凹部３３１ｇ、３３１ｈ、３３２ｇ、３３２ｈの表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ２とスロット収容部３８の表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ１が同等にされているので、電気絶縁性を損なうことなく、コイルエンドにおけるセグメント導体３３同士の交差部３３ｃの隙間を確保することができる。

また、絶縁被膜３７は、セグメント導体３３よりもヤング率が低く且つ降伏点が高い材料で形成されているので、セグメント導体３３にプレス加工を施して凹部３３１ｇ、３３１ｈ、３３２ｇ、３３２ｈを形成する際に、プレス荷重を上記の範囲で適宜設定することによって、セグメント導体３３の凹部３３１ｇ、３３１ｈ、３３２ｇ、３３２ｈの表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ２とスロット収容部３８の表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ１を容易に同等にすることができる。

また、本実施形態の固定子２の製造方法によれば、凹部形成工程Ｓ１において、セグメント導体３３の側面に径方向の凹部３３１ｇ、３３１ｈ、３３２ｇ、３３２ｈを形成するプレス加工は、プレス荷重がセグメント導体３３の降伏荷重を超え絶縁被膜３７の降伏荷重を超えない範囲で行うようにしている。そのため、セグメント導体３３の側面にプレス加工を行う際に、凹部３３１ｇ、３３１ｈ、３３２ｇ、３３２ｈの表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ２の減少を抑制することができる。これにより、凹部３３１ｇ、３３１ｈ、３３２ｇ、３３２ｈの表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ２をスロット収容部３８の表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ１と同等にすることができるので、電気絶縁性を損なうことなく、コイルエンドにおけるセグメント導体３３同士の交差部３３ｃの隙間を確保することができる。

〔実施形態２〕
図１２は、実施形態２に係るセグメント導体の平面図である。実施形態１では、大小セグメント３３１、３３２の側面に設けられる凹部３３１ｇ、３３１ｈ、３３２ｇ、３３２ｈは、直線部３３１ａ、３３１ｂ、３３２ａ、３３２ｂの端部の領域Ｐの範囲にのみ設けられていた（図６参照）。これに対して、実施形態２では、図１２に示すように、大小セグメント３３１、３３２の両端部以外の中央部全体に凹部３３１ｊ、３３２ｊが設けられている点で異なる。

即ち、実施形態２の大セグメント３３１は、内側の側面に、両端部を除く直線部３３１ａ、３３１ｂ及びターン部３３１ｃの全域に亘って凹部３３１ｊが形成されている。また、実施形態２の小セグメント３３２は、外側の側面に、両端部を除く直線部３３２ａ、３３２ｂ及びターン部３３２ｃの全域に亘って凹部３３２ｊが形成されている。これにより、大セグメント３３１の両端部は、その他の中央部に対して内側にオフセットされ、小セグメント３３２の両端部は、その他の中央部に対して外側にオフセットされている。即ち、大小セグメント３３１、３３２の両端部は、互いに接近するようにオフセットされている。

なお、大小セグメント３３１、３３２の表面を覆う絶縁被膜３７は、両端部の各端縁から凹部３３１ｊ、３３２ｊ内に少し入り込んだ部位まで剥離されている。これにより、大小セグメント３３１、３３２の端部同士を溶接で接合する際に、容易に接合することができる。

次に、実施形態２の固定子２の製造方法について説明する。実施形態２の固定子２の製造方法は、実施形態１の場合と、凹部形成工程Ｓ１のみが異なるので、異なる点を図１３（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。

凹部形成工程Ｓ１では、実施形態１と同様に、先ず、所定の絶縁被膜３７で表面を覆われた導体線材を切断して、所定長さの直線状の導体線材３３Ａを準備する。実施形態２の場合にも、絶縁被膜３７は、導体線材３３Ａよりもヤング率が低く且つ降伏点が高い材料で形成されている。次いで、導体線材３３Ａの両端部の絶縁被膜３７を所定量剥離する。

その後、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、例えば大セグメント３３１用の導体線材３３Ａ全体をダイ５１に設置し、導体線材３３Ａの上面（側面）に向かって下降するプレス機（図示せず）のパンチ５３でプレスすることにより、導体線材３３Ａの上面に凹部３３１ｊを形成する。実施形態２の場合には、導体線材３３Ａの両端部以外の中央部全体がパンチ５３でプレスされて凹部３３１ｊが形成される。即ち、図１３（ｃ）に示すように、大セグメント３３１の直線部３３１ａ、３３１ｂ（スロット収容部３８）及びターン部３３１ｃの相当する部位の全域に亘って凹部３３１ｊが形成される。

このとき、実施形態２の場合にも、パンチ５３のプレス荷重は、プレス機に設置された荷重計（図示せず）によって、導体線材３３Ａの降伏荷重を超え絶縁被膜３７の降伏荷重を超えない範囲に管理される。これにより、導体線材３３Ａの表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔは、長手方向全域に亘って同等にされる。即ち、実施形態２の場合には、スロット収容部３８の部位を含んで凹部３３１ｊが形成されているので、実施形態１の場合と同様に、凹部３３１ｊの表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ２とスロット収容部３８の表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ１が同等にされている。

その後、凹部３３１ｊを形成した大セグメント３３１用の導体線材３３Ａに曲げ加工を施して、図１４に示すように、略Ｕ字状に曲げられた大セグメント３３１を完成させる。
また、その他の小セグメント３３２用の導体線材３３Ａも、上記と同様にして、小セグメント３３２の直線部３３２ａ、３３２ｂ（スロット収容部３８）及びターン部３３２ｃの相当する部位の全域に亘って凹部３３２ｊを形成した後、その導体線材３３Ａに曲げ加工を施して、略Ｕ字状に曲げられた小セグメント３３２（図１２参照）を完成させる。なお、その後行われる他の製造工程は、実施形態１と同じであるので説明は省略する。

以上のように、本実施形態の固定子２によれば、大小セグメント３３１、３３２（セグメント導体３３）の表面を覆う絶縁被膜３７は、凹部３３１ｊ、３３２ｊの表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ２とスロット収容部３８の表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ１が同等にされているので、電気絶縁性を損なうことなく、コイルエンドにおけるセグメント導体３３同士の交差部３３ｃの隙間を確保することができるなど、実施形態１と同様の作用及び効果を奏する。

特に、実施形態２の場合には、大小セグメント３３１、３３２の両端部以外の中央部全体に凹部３３１ｊ、３３２ｊが設けられ、大小セグメント３３１、３３２の両端部が、互いに接近するようにオフセットされているので、大小セグメント３３１、３３２の端部同士を溶接で接合する際に、容易に接合することができる。

また、実施形態２の固定子２の製造方法によれば、セグメント導体３３の側面にプレス加工を行う際に、凹部３３１ｊ、３３２ｊの表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ２の減少を抑制することができるなど、実施形態１の場合と同様の作用及び効果を奏する。

〔変形例１〕
図１５は、変形例１に係るセグメント導体の部分断面図である。実施形態２では、大小セグメント３３１、３３２の両端部以外の中央部全体に凹部３３１ｊ、３３２ｊが設けられていたが、図１５に示すように、例えば大セグメント３３１の側面に設けられる凹部３３１ｈを、実施形態１の場合と同様に、直線部３３１ｂの端部の領域Ｐの範囲にのみ設けるようにしてもよい。なお、このようにした場合にも、大セグメント３３１の表面を覆う絶縁被膜３７は、凹部３３１ｈの表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ２とスロット収容部３８の表面を覆う絶縁被膜３７の膜厚ｔ１が同等にされている。

〔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。また、上記の実施形態では、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。

１…車両用交流発電機（回転電機）、 ２…固定子、 ３１ａ…第１コイルエンド群（コイルエンド）、 ３１ｂ…第２コイルエンド群（コイルエンド）、 ３２…固定子鉄心、 ３３…セグメント導体、 ３３ｃ…交差部、 ３３１…大セグメント、 ３３２…小セグメント、 ３３１ｇ、３３１ｈ、３３１ｊ、３３２ｇ、３３２ｈ、３３２ｊ…凹部、 ３５…スロット、 ３６…固定子巻線、 ３７…絶縁被膜、 ３８…スロット収容部、 Ｓ１…凹部形成工程、 Ｓ２…挿入工程、 Ｓ３…傾斜工程、 Ｓ４…接合工程。

Claims (3)

1. 複数のスロット（３５）をもつ固定子鉄心（３２）と、前記スロット（３５）内において互いに電気的に絶縁されて径方向に配列収容され且つ前記スロット（３５）外へ延び出す端部が互いに溶接により接合されてコイルエンド（３１ｂ）を形成する複数の絶縁被膜（３７）付きセグメント導体（３３）を接続してなる多相の固定子巻線（３６）と、を備え、前記コイルエンド（３１ｂ）における一のセグメント導体（３３）が、径方向に隣接する他のセグメント導体（３３）と１箇所以上で交差するように配置され、そのいずれかの交差部（３３ｃ）における前記他のセグメント導体（３３）に対向する側面に径方向に凹んだ凹部（３３１ｇ、３３１ｈ、３３１ｊ、３３２ｇ、３３２ｈ、３３２ｊ）が形成されている回転電機の固定子において、
   前記セグメント導体（３３）の表面を覆う前記絶縁被膜（３７）は、前記凹部（３３１ｇ、３３１ｈ、３３１ｊ、３３２ｇ、３３２ｈ、３３２ｊ）の表面を覆う前記絶縁被膜（３７）の膜厚とスロット収容部（３８）の表面を覆う前記絶縁被膜（３７）の膜厚が同等にされていることを特徴とする回転電機の固定子。
2. 前記絶縁被膜（３７）は、前記セグメント導体（３３）よりもヤング率が低く且つ降伏点が高い材料で形成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固定子。
3. 複数のスロット（３５）をもつ固定子鉄心（３２）と、前記スロット（３５）内において互いに電気的に絶縁されて径方向に配列収容され且つ前記スロット（３５）外へ延び出す端部が互いに溶接により接合されてコイルエンド（３１ｂ）を形成する複数の絶縁被膜（３７）付きセグメント導体（３３）を接続してなる多相の固定子巻線（３６）と、を備えた回転電機の固定子の製造方法であって、
   前記各セグメント導体（３３）の側面に、径方向の凹部（３３１ｇ、３３１ｈ、３３１ｊ、３３２ｇ、３３２ｈ、３３２ｊ）をプレス加工により形成する凹部形成工程（Ｓ１）と、
   前記スロット（３５）内に前記複数のセグメント導体（３３）を径方向に隣接するように挿入する挿入工程（Ｓ２）と、
   前記各セグメント導体（３３）と径方向に隣接する他のセグメント導体（３３）とを互いに異なる周方向へ所定の磁極ピッチ分それぞれ傾斜させるとともに、前記各セグメント導体（３３）及び前記他のセグメント導体（３３）のそれぞれの側面に形成された凹部（３３１ｇ、３３１ｈ、３３１ｊ、３３２ｇ、３３２ｈ、３３２ｊ）を互いに対向させつつ交差させる傾斜工程（Ｓ３）と、
   前記各セグメント導体（３３）の端部を径方向に隣接する他のセグメント導体（３３）の端部にそれぞれ接合する接合工程（Ｓ４）と、を備え、
   前記凹部形成工程（Ｓ１）において、前記セグメント導体（３３）の表面を覆う前記絶縁被膜（３７）は、前記セグメント導体（３３）よりもヤング率が低く且つ降伏点が高い材料で形成されたものが用いられるとともに、前記プレス加工は、プレス荷重が前記セグメント導体（３３）の降伏荷重を超え前記絶縁被膜（３７）の降伏荷重を超えない範囲で行うことを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。

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