(57)【要約】【課題】  コイル接合時の絶縁被膜の剥離を抑制することができ、絶縁信頼性が高い回転電機の固定子と、回転電機を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の回転電機の固定子は、円筒状の固定子鉄心と、固定子鉄心の周方向に配置された複数のスロットと、導体および導体の表面に形成された絶縁被膜を有し、スロットに挿入された固定子コイルとを備え、固定子コイルは、互いに接合された第１のコイル（４００）および第２のコイル（４０１）を有し、第１のコイルおよび第２のコイルは、絶縁被膜の一部が剥離されて導体が露出した剥離部（４０５，４０６）を有し、第１のコイルおよび第２のコイルの剥離部同士が固定子の端部において接合されており、第１のコイルおよび第２のコイルの剥離部の少なくとも一方の端部（４０７）が、互いに異なる位置に配置されていることを特徴とする。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心の周方向に配置された複数のスロットと、導体および前記導体の表面に形成された絶縁被膜を有し、前記スロットに挿入された固定子コイルとを備え、
前記固定子コイルは、互いに接合された第１のコイルおよび第２のコイルを有し、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルは、前記絶縁被膜の一部が剥離されて前記導体が露出した剥離部を有し、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの前記剥離部同士が前記固定子鉄心の端部において接合されており、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの前記剥離部の少なくとも一方の端部が、互いに異なる位置に配置されていることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
前記第１のコイルは、前記固定子コイルの２つの相を接続する第１の中性線であり、前記第２のコイルは、前記第１の中性線に接合される第２の中性線であり、
前記第２の中性線は、先端に前記剥離部を有し、
前記第２の中性線の前記剥離部の前記先端と反対側の端部と、前記第１の中性線の前記第２の中性線の先端と遠い側の端部とが、互いに異なる位置に配置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。
【請求項３】
前記第２の中性線の前記先端と、前記第１の中性線の前記第２の中性線の先端と近い側の端部とが、互いに異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
前記第１のコイルは、前記固定子コイルの２つの相を接続する第１の中性線であり、前記第２のコイルは、前記第１の中性線に接合される第２の中性線であり、
前記第２の中性線は、先端に前記剥離部を有し、
前記第２の中性線の前記剥離部の前記先端と、前記第１の中性線の前記第２の中性線の先端と近い側の端部とが、互いに異なる位置に配置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。
【請求項５】
前記第１の中性線の剥離部の長さＬ１、前記第２の中性線の剥離部の長さＬ２、
前記第１の中性線の剥離部の端部と前記第２の中性線の剥離部の端部との間の長さＬ３、前記絶縁被膜で覆われた前記固定子コイルの幅Ｌ４および前記固定子コイルの前記剥離部の前記導体の幅Ｌ５が、Ｌ１＞Ｌ２かつＬ３＞（Ｌ４−Ｌ５）×２を満たすことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
前記第１の中性線の剥離部の長さＬ１、前記第２の中性線の剥離部の長さＬ２、前記第１の中性線の剥離部の端部と前記第２の中性線の剥離部の端部との間の長さＬ３が、Ｌ１＝Ｌ２であり、前記第１の中性線と前記第２の中性線の接合部が、前記端部から３／４Ｌ１の位置である時に、Ｌ３＝Ｌ１×１／４を満たすことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項７】
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルは、前記固定子の、前記固定子コイルが中性線によって接合される端部と反対側の端部で接合されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項８】
前記剥離部の端部は、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルのそれぞれの全周において同じ位置にあることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項９】
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルは、前記剥離部の一部において、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルを合わせた全周が接合されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項１０】
固定子と、前記固定子に空隙を置いて回転自在に配置された回転子とを有し、
前記固定子が、請求項１から４のいずれか１項に記載の固定子であることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の固定子および回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両駆動用として用いられる回転電機は小型軽量化・高出力化が求められている。従来は丸線状導体コイルに絶縁被膜を被覆した丸線コイルが使用されていたが、近年は占積率向上による出力向上が見込まれる平角線も用いられるようになり、平角線固定子を用いた巻線方式が採用されている。
【０００３】
平角線固定子を用いた巻線方式は、Ｕ字形状に成形された平角線を固定子鉄心に挿入し、固定子鉄心から突き出した平角線直線部を周方向にそれぞれねじることにより、異なるスロットの平角線との接続を行う。その際に、スター結線の場合、各相の巻線同士を接続する中性線が必要となるが、中性線は上記Ｕ字コイルとは形状が大幅に異なり、コイル上を這いまわすなど形状が複雑になる。
【０００４】
特許文献１には、周方向に並んだ複数のスロットを有する固定子鉄心と、絶縁被膜を備えた矩形断面の導体で形成され、上記スロットに挿入される固定子巻線と、を備える回転電機の固定子において、上記固定子巻線は、略Ｕ字形状に成形されたセグメントコイルを複数接続して成る第１、第２および第３の相巻線と、第１のスロットと第２のスロットとに跨る連続した一本の導体で形成され、上記第１の相巻線と上記第２の相巻線とを繋ぐ第１の中性線と、第３のスロットから引き出されて上記第３の相巻線と上記第１の中性線とを接続する第２の中性線と、を備えることを特徴とする回転電機の固定子が開示されている。特許文献１によれば、中性線の這い回し形状が簡素化でき、中性線の接続作業の作業性向上や接続部の信頼性向上を図ることができるとされている。
【０００５】
特許文献２には、周方向に並んだ複数のスロットが形成された固定子鉄心、および該固定子鉄心の上記スロット内に挿入された絶縁被膜付き固定子コイルを有する固定子と、上記固定子鉄心に対して所定隙間を介して回転可能に配置された回転子と、を備える回転電機において、上記固定子コイルは、矩形断面の導体を予め略Ｕ字形状に成形したセグメントコイルが複数接続された複数相の主コイルと、上記スロットから引き出されて交流端子が取り付けられる口出し線を含み、各々の上記主コイルの一方の端部に接続される第１の副コイルと、上記スロットから引き出される中性線を含み、各々の上記主コイルの他方の端部に接続される第２の副コイルと、を備え、上記口出し線および上記中性線は、複数の直線部および屈曲部から構成された折り曲げ構造の導体で構成されており、上記口出し線は、上記スロットからコイルエンド方向に斜めに立ち上がると共にコイルエンドに沿って径方向に折り曲げられた第１導体部と、コイルエンド上をコイルエンドに沿って湾曲するように径方向に折り曲げられた第２導体部とを有し、上記中性線は、コイルエンドにおいて上記中性線の軸方向高さが変化する領域が径方向に折り曲げられ、上記直線部および上記屈曲部が形成されている導体領域に絶縁膜を形成したことを特徴とする回転電機が開示されている。
【０００６】
特許文献２によれば、平角状導体コイルからなる中性線は複数の直線部および屈曲部から構成された折り曲げ構造の導体で構成されており、上記中性線は軸方向の高さが変化する領域が径方向に折り曲げられているため、コアバックやコイルエンドの小型化を図ることができる。とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−５９１５６号公報
【特許文献２】特許第６００９５１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献１および特許文献２の構造は、ともに２本のコイルを接合する中性線構造であり、コイル先端の絶縁被膜を剥離し、部分的に導体を露出させた第１のコイルの導体部と、コイル中間部の絶縁被膜を部分的に剥離して導体を露出された第２コイルの導体部を熱接合する構造であるが、熱接合部近傍で２本のコイルの絶縁被膜が接触する構造であるため、接合時の熱変形で絶縁被膜が圧迫されて絶縁被膜が剥離する恐れがある。
【０００９】
中性線接合部は導体が露出しているため、次工程にて絶縁膜塗装を施し、導体部に絶縁塗膜を設けて絶縁化する必要がある。導体部に絶縁塗膜を塗装する際は、加熱した導体を粉体中に投入して導体の表面に塗膜を設けるが、絶縁被膜が剥離した場合、導体から剥離した絶縁被膜は外気にさらされることにより温度が低下するため絶縁塗膜が表面を被覆しなくなる。一方で、絶縁被膜が剥離していた場合、剥離した被膜に覆われた導体部にも絶縁塗膜が被覆されない。そのため、中性線接合部の電気的安全性を十分に確保できないといった問題があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、コイル接合時の絶縁被膜の剥離を抑制することができ、絶縁信頼性が高い回転電機の固定子と、回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、円筒状の固定子鉄心と、固定子鉄心の周方向に配置された複数のスロットと、導体および導体の表面に形成された絶縁被膜を有し、上記スロットに挿入された固定子コイルとを備える回転電機である。固定子コイルは、互いに接合された第１のコイルおよび第２のコイルを有し、第１のコイルおよび第２のコイルは、絶縁被膜の一部が剥離されて導体が露出した剥離部を有する。第１のコイルおよび第２のコイルは、この剥離部同士が固定子鉄心の端部において接合されている。そして、第１のコイルおよび第２のコイルの剥離部の少なくとも一方の端部が、互いに異なる位置に配置されている。
【００１２】
また、本発明の第２の態様は、固定子と、固定子に空隙を置いて回転自在に配置された回転子とを有する回転電機であり、固定子が上述した本発明の固定子であることを特徴とする。
【００１３】
本発明のより具体的な構成は、特許請求の範囲に記載される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コイル接合時の絶縁被膜の剥離を抑制することができ、絶縁信頼性が高い回転電機の固定子と、回転電機を提供することができる。
【００１５】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１の回転電機の一例の断面図
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図
【図３】図１の固定子の斜視図
【図４】図３の固定子コイルのセグメントの模式図
【図５】図３の固定子コイルの結線構造を示す模式図
【図６】図５の符号Ａで示した部分の概略形状を示す図
【図７】固定子鉄心の一端側に引き出された中性線の形状を示す図
【図８】図７の中性線の模式図
【図９】従来の中性線の模式図
【図１０】従来の中性線の溶接方法を示す模式図
【図１１】実施例１の中性線の溶接方法を示す模式図
【図１２】実施例２の中性線の模式図
【図１３】実施例３の中性線の模式図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。ただし、ここで取り上げた実施形態に限定されることはなく、発明の要旨を変更しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。
【実施例１】
【００１８】
［回転電機］
まず始めに、本実施例の回転電機の概略を説明する。本実施例の回転電機は、小型化・高出力化が可能な平角線を用いることから自動車の走行に使用するのが好適な回転電機である。回転電機を使用する自動車には、エンジンと回転電機の両方を備えるハイブリッドタイプの電気自動車（ＨＥＶ）と、エンジンを用いないで回転電機のみで走行する電気自動車（ＥＶ）とがあるが、以下に説明する回転電機はいずれのタイプにも適用できる。以下では、ハイブリッドタイプの自動車に用いられる回転電機を例に説明する。
【００１９】
図１は実施例１の回転電機の一例の断面図である。本実施例の回転電機１００は、永久磁石内蔵型の三相電機モータである。具体的には、固定子コイル（固定子巻線）１１０が固定子鉄心１１１に巻回され、固定子コイル１１０に三相交流電流が供給されると回転子１２０が回転する電動機として作動する。またエンジンによって回転電機１００が駆動されると、三相交流を発電する発電機として作動する。つまり、自動車の走行状態によって、上記機能を選択的に利用することができる。
【００２０】
図１に示すように、回転電機１００は、ハウジング１３０と、ハウジング１３０に固定されている固定子１１２を有する。この固定子１１２は前述のように固定子巻線１１０と固定子鉄心１１１を備えている。この固定子鉄心１１１の内側には、回転子１２０が空隙１４０を介して回転自在に配設されている。回転子１２０は回転子鉄心１２１と永久磁石１５０と、非磁性体の当て板１６０とを備えている。回転子鉄心１２１は、円柱状のシャフト１７０に固定されている。なお、以下の記載では、シャフト１７０の軸心Ｊ方向を「軸方向」、軸心Ｊを中心として回転する方向を「周方向」、軸心Ｊを中心とした放射方向を「径方向」と称する。
【００２１】
ハウジング１３０は、軸受１０Ａ，１０Ｂが設けられたエンドブラケット１８０を有し、シャフト１７０はこれらの軸受１０Ａ、１０Ｂにより回転自在に保持されている。シャフト１７０には、回転子１２０の極の位置や回転速度を検出するレゾルバ１９０が設けられている。
【００２２】
図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。なお、図２ではハウジング１３０、固定子コイル１１０の記載を省略している。固定子鉄心１１１には、軸方向に伸びる複数のスロット２００が、周方向に等間隔に配置されている。スロット２００の数は、たとえば本実施例では４８個である。スロット２００には固定子コイル１１０が収容される。
【００２３】
なお、各スロット２００内には、図示していないが絶縁紙（いわゆるスロットライナー）が配置されている。絶縁紙は、スロット２００に挿入される固定子コイル１１０の相互間および固定子コイル１１０とスロット２００の内面との間に配設されて、固定子コイル１１０間や固定子コイル１１０とスロット２００の内面との間の絶縁耐圧の向上を図っている。なお、絶縁紙は、例えば耐熱ポリアミド紙の絶縁シートであり、厚さは０．１〜０．５ｍｍ程度である。
【００２４】
回転子鉄心１２１には、直方体形状の磁石挿入孔が外周部近傍において周方向に等間隔に配置されている。各磁石挿入孔には、永久磁石１５０が埋め込まれ、接着剤などで固定されている。磁石挿入孔の円周方向の幅は、永久磁石１５０の円周方向の幅よりも大きく形成されており、永久磁石１５０の両側には磁気的空隙１５１が形成されている。この磁気的空隙１５１は接着剤を埋め込んでもいいし、樹脂で永久磁石１５０と一体に固めても良い。
【００２５】
永久磁石１５０の磁化方向は径方向を向いており、界磁極ごとに磁化方向の向きが反転している。すなわち、ある磁極を形成するための永久磁石１５０の固定子側の面がＮ極、シャフト側の面がＳ極であったならば、隣の磁極を形成する永久磁石１５０の固定子側の面はＳ極、シャフト側の面はＮ極となっている。本実施形態では、８個の永久磁石１５０が円周方向に等間隔で磁極毎に交互に磁化方向が変わるように磁化されて配置されており、回転子１２０は８極を形成している。
【００２６】
なお、永久磁石１５０は、磁化したあとに回転子鉄心１２１の磁石挿入孔に埋め込んでもよいし、磁化する前に回転子鉄心１２１の磁石挿入孔に挿入し、その後に強力な磁界を与えて磁化するようにしてもよい。
【００２７】
ただし、磁化後の永久磁石１５０は、磁力が強力であり、固定子１１２に永久磁石１５０を固定する前に磁石を着磁すると、永久磁石１５０の固定時に回転子鉄心１２１との間に強力な吸引力が生じ、この吸引力が作業の妨げになる。また、強力な吸引力により、永久磁石１５０に鉄粉などのごみが付着する恐れがある。そのため、永久磁石１５０を回転子鉄心１２１の磁石挿入孔に挿入したあとに磁化するほうが、回転電機１００の生産性を向上するうえで望ましい。
【００２８】
［回転電機の固定子］
図３は図１の固定子の斜視図である。固定子１１２は、ハウジング１３０の内周側に固定され、円筒状の固定子鉄心１１１と、この固定子鉄心１１１に装着される固定子コイル１１０とを有している。固定子鉄心１１１の軸方向の一方の端部には、複数の固定子コイル１１０がＵ字形状をなすコイルエンド１１０ａが形成される。一方、固定子鉄心１１１の反対側の端部には、固定子コイル１１０同士の溶接部分が円状に並んだ溶接側コイルエンド１１０ｂが形成される。溶接側コイルエンドは、例えばＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ）によって溶接されている。なお、図３において、出力取出し線の図示は省略した。コイルエンド１１０ａ側に引き出された符号４００，４０１，４０２，４０３を付した巻線は中性線である。
【００２９】
図３に示す固定子鉄心１１１は、積層された電磁鋼板５００（厚さ：０．０５ｍｍ〜１ｍｍからなり、打ち抜き加工またはエッチング加工で成形され、積層されたのちに溶接により固定されている。この溶接によって積層された電磁鋼板５００は接合され、ハウジング１３０への圧入時の締付力による電磁鋼板５００の変形が抑制されることになる。
【００３０】
固定子鉄心１１１は、上述した円筒状のハウジング１３０の内側に焼嵌めにより嵌合固定される。具体的な組立て方としては、例えば、先ず固定子鉄心１１１を配置しておき、この固定子鉄心１１１に、あらかじめ加熱して熱膨張により内径を広げておいたハウジング１３０を嵌め込む。次に、ハウジング１３０を冷却して内径を収縮させることで、その熱収縮により固定子鉄心１１１の外周部を締め付ける。
【００３１】
固定子鉄心１１１は、運転時における固定子１１２のトルクによる反作用によってハウジング１３０に対して空転しないように、ハウジング１３０の内径寸法を固定子鉄心１１１の外径寸法よりも所定値だけ小さくなるように設定する。その結果、焼嵌め嵌合により固定子鉄心１１１がハウジング１３０内に強固に固定される。常温における固定子鉄心１１１の外径とハウジング１３０の内径との差は締め代と呼ばれ、この締め代を回転電機１００の最大トルクを想定して設定することで、ハウジング１３０は所定の締付力により固定子鉄心１１１を保持することができる。なお、固定子鉄心１１１は焼嵌めにより嵌合固定する場合に限定されることはなく、圧入によりハウジング１３０に嵌合固定することとしても良い。
【００３２】
［固定子コイル］
次に、固定子コイルについて説明する。図４は図３の固定子コイルのセグメントの模式図である。本実施例では、固定子コイル１１０には平角線が用いられ、分布巻の方式で巻かれている。分布巻とは、複数のスロット２００を跨いで離間したスロット２００に固定子コイル１１０が収納される巻線方式である。断面が矩形状の平角線を、予めフォーム成型などを用いてＵ字形状に成型し、そして、その固定子コイル１１０を絶縁紙３００が設けられたスロット２００の軸方向に沿って挿入し、Ｕ字部の直線部を複数のスロット２００を跨いで離れた２つのスロット２００に挿入している。
【００３３】
その後、固定子鉄心１１１の軸方向反対側に突出した直線導体部１１０ｃを捻り成形し、その端部を同様に捻り成形した他の固定子コイル１１０の端部と溶接する（図４のＸ部分）。このように複数の固定子コイル１１０を固定子鉄心１１１のスロット２００に挿入し、それらを接続することで１つの相巻線が形成される。
【００３４】
上述した固定子コイル１１０の成形方法は一例を述べただけであり、固定子コイル１１０は型を用いてＵ字形状に成形してもよいし、固定子コイル１１０をスロット２００に挿入したのちにＵ字形状に成形しても良い。
【００３５】
図５は図３の固定子コイルの結線構造を示す模式図である。固定子コイル１１０は、図５に示すようなスター結線の構成で接続されている。本実施例では、２つのスター結線が並列接続された２スター構成の固定子コイル１１０が採用されている。すなわち、Ｕ１相、Ｖ１相およびＷ１相のスター結線と、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相のスター結線とを備えており、Ｕ１およびＵ２相の口出し線は交流端子４１Ｕにより１つに纏められ、Ｖ１およびＶ２相の口出し線は交流端子４１Ｖにより１つに纏められ、Ｗ１およびＷ２相の口出し線は交流端子４１Ｗにより１つに纏められている。Ｎ１およびＮ２はそれぞれのスター結線の中性点である。
【００３６】
図６は図５の符号Ａで示した部分の巻線の概略形状を表す図である。中性線４００はスロット２００内に収納される直線導体部４００ｂ、４００ｃ、コイルエンド部４００ｄ、４００ｅ、４００ｆからなる。また、中性線４０１はスロット２００内に収納される直線導体部４０１ｂ、４０１ｃ、コイルエンド部４０１ｄからなる。Ｕ１−Ｗ１相巻線の中性線４００の一端は、Ｕ相巻線の固定子コイル１１０（Ｕ）に接続され、他端はＷ相巻線の固定子コイル１１０（Ｗ）に接続されている。またＶ１相巻線の中性線４０１の一端はＶ相巻線の固定子コイル１１０（Ｖ）に接続されている。なお、もう一方の中性線部４０２、４０３は、スロット２００の這回し位置やコイル形状は異なるものの、接続される相巻線は同様の構成であるため省略する。
【００３７】
固定子コイル１１０にはエナメル等の絶縁被膜が施されているので、Ｕ字形状の２つの端部の絶縁被膜をあらかじめ除去して剥離部を形成しておくと接続が容易になる。絶縁被膜の除去方法としては、例えば薬品を用いて化学的に除去する方法などいくつか存在するが、本実施形態では固定子コイルを治具に固定した状態で、プレスに取り付けた金属部品で固定子コイル表面の絶縁被膜を削りとる方法を取っている。このとき、絶縁被膜のみを除去しても良いし、導体部を含めて絶縁被膜を除去して剥離部を形成しても良い。一方、必ずしも剥離する必要はなく、剥離せずに絶縁被膜を炭化させながら圧力をかけて接続する方法もある。
【００３８】
固定子コイル１１０と同様に、中性線４００、４０１も溶接して接続する。中性線接続部４００ａ、４０１ａの絶縁被膜はあらかじめ除去しておくと接続が容易になる。なお、中性線接続部４００ａ、４０１ａの接続は、固定子鉄心１１１のスロット２００に挿入する前に実施しても良いし、挿入後に実施しても良い。
【００３９】
図７は固定子鉄心の一端側に引き出された中性線の形状を示す図である。なお、その他の巻線については図示を省略した。スロット２００に挿入された直線導体部１１０ｃ（図４）は、固定子鉄心１１１から引き出され、固定子鉄心１１１のスロット２００に挿入されるその他の巻線に沿って這いまわされ、直線導体部１１０ｃが挿入されるスロット２００へと入り込む。一方、中性線４００は、スロット２００から直線導体部１１０ｃが引き出され、固定子鉄心１１１のスロット２００に挿入されるそのほかの巻線に沿って這いまわされた後に、中性線４０１に接続される。接続には、ロウ付けやＴＩＧ溶接などが用いられる。
【００４０】
図８は図７の中性線の模式図である。図８に示すように、２本のコイル４００，４０１（第１の中性線４００および第２の中性線４０１）が接合されている。図８では、中性線４００は、固定子コイルの２つの相を接続し、中性線４０１は、中性線４００に接合される。中性線４００は、コイルの途中部分に剥離部４０５が設けられている。一方、中性線４０１は、コイルの先端に剥離部４０６が設けられている。２本の中性線４００，４０１は、絶縁被膜が剥離された剥離部４０５，４０６の溶接部４０８で溶接されて接合されている。溶接部４０８は、剥離部４０５，４０６を合わせた全周に設けられている。
【００４１】
図８では、中性線４０１の剥離部４０６の先端と反対側の端部４０７（点線部分）と、中性線４００の剥離部４０５の、中性線４０１の先端と遠い方の端部４０７（点線部分）の位置がずれて配置されている。剥離部４０５，４０６の端部４０７は、それぞれの剥離部の全周で同じ位置となっている。したがって、剥離部４０５のどの面の端部４０７も、剥離部４０６のどの面の端部とも、中性線４００，４０１の長さ方向において同じ距離だけずれている。このような構成とすることで、中性線４００，４０１の溶接時の絶縁被膜の剥離を防止することができる。
【００４２】
図９は従来の中性線の模式図である。図９に示すように、従来の構成では、中性線４００´，４０１´の剥離部４０５´，４０６´の一方の端部４０７´が同じ位置で配置されている。このような場合、中性線４００´，４０１´の熱接合時に、絶縁被膜の剥離が生じる。
【００４３】
以下に、従来の構成で絶縁被膜の剥離が生じる機構と、本実施例の構成が絶縁被膜の剥離を防止できる理由について詳述する。図１０は従来の中性線の溶接方法を示す模式図である。図１０では、２本の中性線４００´，４０１´の端部４０７´が同じ位置に配置している（図９（Ａ））。このような状態で、剥離部４０５´，４０６´に電極４１０を押し当てて（図９（Ｂ））、熱をかけると、剥離部４０５´，４０６´の変形によって中性線４００´，４０１´の端部４０７´付近（図９（Ｃ）中の点線部分）の絶縁被膜が圧迫される。この結果、絶縁被膜の剥離をまねく。
【００４４】
図１１は実施例１の中性線の溶接方法を示す模式図である。本実施例では、先にも述べたように、中性線４００，４０１の剥離部４０５，４０６の端部４０７を、中性線４００，４０１の長手方向にずらして配置している。このように構成することで、剥離部４０５，４０６に電極４１０を押し当て（図１０（Ｂ））、熱をかけても、端部４０７付近には空間があるため、絶縁被膜は圧迫されず、剥離しない（図１０（Ｃ））。
【００４５】
２本の中性線４０１，４０２のずらす長さ（ずれ距離）は、中性線溶接時に中性線の絶縁被膜が剥離しないような長さであれば特に限定は無いが、例えば以下のように設定することができる。Ｌ１を中性線４００の剥離部４０５の長さ、Ｌ２を中性線４０１の剥離部４０６の長さ、Ｌ３を中性線４００，４０１の端部４０７のズレ距離、Ｌ４を絶縁被膜で覆われたコイルの幅、Ｌ５を剥離部（導体部）の幅とすると、Ｌ１＞Ｌ２かつＬ３＞（Ｌ４−Ｌ５）×２の関係とすることが好ましい。なお、Ｌ１とＬ２の大小関係はＬ２＞Ｌ１としても良いが、望ましくはＬ１＞Ｌ２である。
【００４６】
また、Ｌ１＝Ｌ２であり、端部４０７からＬ１、Ｌ２の３／４の位置を溶接部４０８とする場合、Ｌ３＝Ｌ１×１／４とすることが好ましい。Ｌ３をこのように設定することで、コイルの絶縁被膜の剥離を防止することができる。
【００４７】
本発明では、中性線４００，４０１の剥離部４０５，４０６の少なくとも一方の端部が、互いにずれて配置されていればよい。中性線４００，４０１の剥離部４０５，４０６の端部４０７のずらし方としては、例えば端部４０７が所定の距離ずれるように中性線４００，４０１を配置してもよいし、剥離部４０５，４０６の長さが異なる中性線４００，４０１を用意してもよい。前者の場合は、中性線４００，４０１を同じ型で作製することができる。このため、生産性の観点で有利である。
【００４８】
なお、溶接部４０８は他のコイルと絶縁する必要があり、例えば絶縁ワニスのような樹脂や絶縁塗料、チューブ状の絶縁部材で覆う必要がある。ただし、他のコイルとの距離が十分ある場合は上記の対策は必要としない場合もある。
【実施例２】
【００４９】
図１２は実施例２の中性線の模式図である。図１２に示すように、中性線４０１，４０２の一方の端部４０７のみではなく、他方の端部４０９（中性線４０１の先端４０９と、中性線４００の、中性線４０１の先端と近い側の端部４０９）の位置もずらしてもよい。このようにすることで、一方の端部４０７をずらす場合よりも、さらに絶縁被膜の剥離を防止することができる。
【実施例３】
【００５０】
図１３は実施例３の中性線の模式図である。図１３に示すように、中性線４０１，４０２の一方の端部４０７の位置が同じであっても、剥離部４０５，４０６の長さを変えることで、剥離部４０５，４０６の他方の端部の位置をずらすことができる。このような構成であっても、熱接合部分と絶縁被膜との距離を離すことができ、実施例１および実施例２と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、本実施例では溶接部４０８が中性線４０２の先端付近になるように中性線４０１，４０２を溶接している。ここで、中性線４０２の先端付近とは、剥離部４０６の長さ方向中央部よりもコイル先端側の領域である。このように溶接部４０８を中性線４０２の先端付近にすることで、溶接時の熱が中性線４０２のコイル先端部から放熱されやすくなる。その結果、剥離部の端部４０７側の絶縁被膜への熱影響を抑制することができる。
【００５２】
上述した実施例１〜３では、図３に示す固定子１１２のコイルエンド１１０ａの中性線の溶接に本発明を適用しているが、コイルエンド１１０ｂのＴＩＧ溶接部にも本発明を適用することができる。ＴＩＧ溶接部は、材料費低減と製品のコンパクト化の観点から、コイルの長さを短くすることが求められている。しかし、コイルの長さを短くすると、溶接時の加熱位置と剥離部の端部との位置が近くなるので、絶縁被膜の剥離が生じやすくなる。しかしながら、本発明を適用して、加熱位置から剥離部の端部の位置を離すことで、絶縁被膜の剥離を防止することができる。
【００５３】
以上、説明したように、本発明によれば、コイル接合時の絶縁被膜の剥離を抑制することができ、絶縁信頼性が高い回転電機の固定子と、回転電機を提供することができることが示された。
【００５４】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１００…回転電機、１１０…固定子コイル、１１０ａ，１１０ｂ…コイルエンド、１１１…固定子鉄心、１１２…固定子、１２０…回転子、１２１…回転子鉄心、１３０…ハウジング、１４０…空隙、１５０…永久磁石、１５１…磁気的空隙、１６０…当て板、１７０…シャフト、１０Ａ，１０Ｂ…軸受、１８０…エンドブラケット、１９０…レゾルバ、２００…スロット、３００…絶縁紙、４００，４０１，４０２，４０３…中性線、４００ａ，４０１ａ…中性線接続部、４００ｂ，４００ｃ，４０１ｂ，４０１ｃ…中性線直線導体部、４００ｄ，４００ｅ，４００ｆ，４０１ｄ…コイルエンド部、４０５，４０５´，４０６，４０６´…剥離部、４０７，４０７´，４０９…剥離部の端部、４０８，４０８´…溶接部、４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ…交流端子、Ｎ１，Ｎ２…中性点、５００…電磁鋼板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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