JP5370245B2

JP5370245B2 - 回転電機の固定子の製造方法

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Publication number: JP5370245B2
Application number: JP2010082936A
Authority: JP
Inventors: 良介宇鷹
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: US20110239442A1; JP2011217510A; US8225484B2

Description

本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載される電動機や発電機等の回転電機の固定子の製造方法に関する。

従来、回転電機の固定子として、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、固定子コアに巻回される複数の導線からなる固定子巻線とを備えたものが一般的に知られている。例えば特許文献１には、スロット内に配置される導線の占積率（スロット内に導体が占める割合）を向上させるために、導線の軸線に対して垂直方向の断面形状が矩形形状であるとともに、導線を展開した際の全体形状がクランク状に蛇行した形状の各相巻線（Ｕ相導体、Ｖ相導体、Ｗ相導体）により、固定子巻線を構成する技術が開示されている。この場合、固定子巻線を構成する各相巻線は、固定子コアに所定の回数、渦巻き状に巻回して円筒状に形成された構造となっている。

特開２００１−１４５２８６号公報

このような回転電機の固定子の場合、固定子巻線を構成する各相巻線は、固定子コアに所定の回数、渦巻き状に巻回することにより円筒状に形成される構造であることから、それぞれの導線は長さの長いものが必要になる。

このため、本出願人は、特願２００９−２４１７９８号において図１に示す構造の回転電機の固定子２０を出願している。この固定子２０は、図２に示す周方向に複数のスロット３１を有する円環状の固定子コア３０と、固定子コア３０に巻回される複数の導線からなる固定子巻線４０とを備えて構成されている。固定子巻線４０は、第１〜第ｎスロット収容部のうちの第１スロット収容部をスロット３１の最も外径側に配置し、第ｎスロット収容部をスロット３１の最も内径側に配置するものであって、固定子巻線を形成する各相巻線は、少なくとも２つの導線を有するとともに、一方の導線の第１スロット収容部に接続される外周側端部と他方の導線の第ｎスロット収容部に接続される内周側端部とが渡り部７０により接続されている。更に説明すると、渡り部７０は、所定の内周側と外周側との双方の導線のコイルエンド同士を当接して溶接した部分を含んで、固定子コア３０の円環状を半径方向に横切る部分である。このように、固定子巻線４０を構成する各相巻線を複数の導線を接続することにより形成し、１本の導線の長さを短くしている。

ところで、上記の特願２００９−２４１７９８号の構成は、渡り部７０となる導線を予め分割し、固定子コア３０のスロット３１に上記双方の導線を挿入したのち双方の導線のコイルエンド同士を溶接にて接合し、渡り部７０を形成する構造も考えられる。しかし、この構造の場合、渡り部７０を形成するコイルエンド溶接部が固定子巻線４０の上方である場合、アーク溶接等の溶接時に火花が飛んで下方の固定子巻線４０に熱による損傷を与えるという問題がある。その溶接時の損傷を無くすためには、コイルエンド溶接部と固定子巻線４０との間隔を所定距離以上に離せばよいが、この場合、コイルエンドが固定子２０に組み込まれるロータの回転軸方向（軸方向）に長くなる形状となるので固定子２０が大きくなってしまう問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、円環状の内周側と外周側との導線のコイルエンド同士を溶接しても、この溶接部の下方の固定子巻線に溶接時の火花等の熱による損傷を与えないようにすることができると共に、固定子の小型化を図ることができる回転電機の固定子の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、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、当該固定子コアに巻回される複数の導線から成る固定子巻線とを有し、当該固定子巻線を形成する一方の導線の内周側コイルエンド部と、他方の導線の外周側コイルエンド部とを対向状態に固定子巻線の軸方向端部側で円環状の半径方向に折り曲げ、この折曲がった双方の端面を当接して溶接する回転電機の固定子の製造方法において、前記内周側コイルエンド部と前記外周側コイルエンド部との双方を溶接する第１ステップと、前記第１ステップの溶接後に、当該溶接部を含み前記軸方向端部側で円環状の半径方向で折り曲げられた渡り部が前記固定子コアに近づくように、前記内周側コイルエンド部及び前記外周側コイルエンド部を変形させる第２ステップとを含むことを特徴とする。

この方法によれば、溶接後に、溶接部を含む渡り部が固定子コアに近づくように双方のコイルエンド部を変形させるので、コイルエンド部の軸方向の長さが短くなる。これによって固定子の軸方向の長さが短くなるので、固定子の小型化を図ることができる。

請求項２に記載の発明は、前記第１ステップにおいて、被溶接部分と前記固定子巻線との間隔を、前記被溶接部分の溶接時に当該固定子巻線が溶接による熱損傷を受けない距離に離間することを特徴とする。

この方法によれば、双方のコイルエンド部の被溶接部分と固定子巻線とが溶接時に当該固定子巻線が溶接による熱損傷を受けない距離に離間されているので、被溶接部分を溶接しても固定子巻線が損傷を受けることが無くなる。

請求項３に記載の発明は、前記第２ステップにおいて、前記内周側コイルエンド部及び前記外周側コイルエンド部を軸方向で前記固定子コア側に変形させることを特徴とする。

この方法によれば、渡り部が固定子コア側に近づくので、固定子の軸方向の長さが短くなり、これによって固定子の小型化を図ることができる。

請求項４に記載の発明は、前記第２ステップにおいて、前記内周側コイルエンド部及び前記外周側コイルエンド部における軸方向端部側に伸びる伸長部分を、前記渡り部が前記固定子巻線に近接する状態となるように前記円環状の周回方向に変形させることを特徴とする。

この方法によれば、渡り部が固定子コア側に近づいた状態となるので、固定子の軸方向の長さが短くなり、これによって固定子の小型化を図ることができる。

請求項５に記載の発明は、前記変形させる部分は、予め薄肉状態とされていることを特徴とする。

この方法によれば、渡り部の双方のコイルエンド部を変形させる際に、容易に変形させることが出来る。

従来の回転電機の固定子の構成を示す斜視図である。回転電機の固定子の固定子コアの構成を示す平面図である。本発明の実施形態に係る回転電機の固定子の構成を示す斜視図である。本実施形態に係る回転電機の固定子の渡り部と固定子巻線とが溶接の影響を受けないように離間された状態を示す一部斜視図である。本実施形態に係る回転電機の固定子の渡り部が固定子巻線に近接する状態にコイルエンド部を変形させた第１の状態を示す一部斜視図である。本実施形態に係る回転電機の固定子の渡り部が固定子巻線に近接する状態にコイルエンド部を変形させた第２の状態を示す一部斜視図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。

図３は、本発明の実施形態に係る回転電機の固定子の構成を示す斜視図である。

図３に示す回転電機の固定子５０は、周方向に複数のスロット３１（図２参照）を有する円環状の固定子コア３０と、固定子コア３０に巻回される複数の導線から成る固定子巻線４０とを備える。この固定子巻線４０を形成するＵＶＷ各相巻線は少なくとも２つの導線を有すると共に、一方の導線の内周側に配設された内周側コイルエンド部４０ａと、他方の導線の外周側に配設された外周側コイルエンド部４０ｂとが対向状態に固定子巻線４０の上方で折り曲げられ、この折曲がった双方の端面が当接して溶接された溶接部５１と成っている。この溶接部５１を有する折曲がった部分が、固定子巻線４０の上方で円環形状を半径方向に横切る渡り部５２となっている。但し、固定子巻線４０の上方とは、固定子コア３０内に配設されるロータ回転軸の方向（軸方向端部側）をいう。

このような回転電機の固定子５０の本実施形態の特徴である製造方法を説明する。

まず、図４に示すように、固定子巻線４０の上方で内周側コイルエンド部４０ａと外周側コイルエンド部４０ｂとの双方を、当該双方の端面が対向して当接する状態に折り曲げる。この際、折り曲げにより形成される渡り部５２と固定子巻線４０との間隔Ｈ１が、渡り部５２における上記双方の当接端面を溶接した際に当該溶接時の火花で固定子巻線４０に熱による損傷を与えない距離に離されている。この状態の上記双方の当接端面を溶接する。これによって溶接部５１が形成される。

次に、図５に破線丸５４で囲んで示すように、内周側コイルエンド部４０ａ及び外周側コイルエンド部４０ｂにおける固定子巻線４０の内周側と外周側との両側面に立ち上がった立ち上がり部分を、渡り部５２と固定子巻線４０との間隔Ｈ２が、上記の間隔Ｈ１よりも狭まる状態に変形させる。即ち、その変形は、双方の立ち上がり部分を固定子コア３０の周方向に前後に折り曲げると共に固定子コア３０に近づくように軸方向に折り曲げ、当該立ち上がり部分が軸方向に短くなるように行う。

このように本実施形態の回転電機の固定子５０の製造方法は、周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子コア３０と、当該固定子コア３０に巻回される複数の導線から成る固定子巻線４０とを有し、当該固定子巻線４０を形成する一方の導線の内周側コイルエンド部４０ａと、他方の導線の外周側コイルエンド部４０ｂとを対向状態に固定子巻線４０の軸方向端部側で円環状の半径方向に折り曲げ、この折曲がった双方の端面を当接して溶接する。

この溶接が可能な状態とする際に、その被溶接部分と固定子巻線４０との間隔を、被溶接部分の溶接時に固定子巻線４０が溶接による熱損傷を受けない距離に離間する。次に、その離間された被溶接部分を溶接する。この溶接後に、当該溶接部を含み軸方向端部側で円環状の半径方向で折り曲げられた渡り部５２が固定子コア３０に近づくように、内周側コイルエンド部４０ａ及び外周側コイルエンド部４０ｂを変形させるようにした。つまり、内周側コイルエンド部４０ａ及び外周側コイルエンド部４０ｂは、軸方向で固定子コア３０側に変形させる。

これによって、双方のコイルエンド部４０ａ，４０ｂの被溶接部分と固定子巻線４０とが溶接時に当該固定子巻線４０が溶接による熱損傷を受けない距離Ｈ１に離間されているので、被溶接部分を溶接しても固定子巻線４０が損傷を受けることが無くなる。更に、この溶接後に、溶接部を含む渡り部５２が固定子コア３０に近づくように双方のコイルエンド部４０ａ，４０ｂを変形させるので、双方のコイルエンド部４０ａ，４０ｂの軸方向の長さが短くなる。これによって固定子５０の軸方向の長さが短くなるので、固定子５０の小型化を図ることができる。

また、図６に示すように、内周側コイルエンド部４０ａ及び外周側コイルエンド部４０ｂにおける軸方向端部側に伸びる伸長部分（破線丸５５で囲む部分）を、Ｈ３で示すように渡り部５２が固定子巻線４０に近接する状態となるように円環状の周回方向に折り曲げて変形させるようにしてもよい。

これによって、渡り部５２が固定子コア３０側に近づいた状態となるので、固定子の軸方向の長さが短くなり、これによって固定子の小型化を図ることができる。

更に、図５に破線丸５４で囲んだ変形部分、又は図６に破線丸５５で囲んだ変形部分は、予め薄肉状態としても良い。この場合、渡り部５２の双方のコイルエンド部４０ａ，４０ｂを変形させる際に、容易に変形させることが出来る。

２０，５０回転電機の固定子
３０固定子コア
３１スロット
４０固定子巻線
４０ａ内周側コイルエンド部
４０ｂ外周側コイルエンド部
５１溶接部
５２，７０渡り部
５４，５５変形部分
Ｈ１〜Ｈ３溶接部を含む渡り部と固定子巻線との間隔

Claims

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、当該固定子コアに巻回される複数の導線から成る固定子巻線とを有し、当該固定子巻線を形成する一方の導線の内周側コイルエンド部と、他方の導線の外周側コイルエンド部とを対向状態に固定子巻線の軸方向端部側で円環状の半径方向に折り曲げ、この折曲がった双方の端面を当接して溶接する回転電機の固定子の製造方法において、
前記内周側コイルエンド部と前記外周側コイルエンド部との双方を溶接する第１ステップと、
前記第１ステップの溶接後に、当該溶接部を含み前記軸方向端部側で円環状の半径方向で折り曲げられた渡り部が前記固定子コアに近づくように、前記内周側コイルエンド部及び前記外周側コイルエンド部を変形させる第２ステップと
を含むことを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
前記第１ステップにおいて、被溶接部分と前記固定子巻線との間隔を、前記被溶接部分の溶接時に当該固定子巻線が溶接による熱損傷を受けない距離に離間す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の製造方法。
前記第２ステップにおいて、前記内周側コイルエンド部及び前記外周側コイルエンド部を軸方向で前記固定子コア側に変形させることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機の固定子の製造方法。
前記第２ステップにおいて、前記内周側コイルエンド部及び前記外周側コイルエンド部における軸方向端部側に伸びる伸長部分を、前記渡り部が前記固定子巻線に近接する状態となるように前記円環状の周回方向に変形させることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機の固定子の製造方法。
前記変形させる部分は、予め薄肉状態とされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子の製造方法。