(57)【要約】【課題】平角電線コイルを適用した回転電機の固定子において、固定子スロットに配置した固定子巻線を引き曲げる際に絶縁紙破れの発生や抵抗値の増加、固定子巻線を含めた回転電機の軸方向長さが大きくなる。【解決手段】複数のセグメント導体と、複数のセグメント導体を収納する収納部を形成する固定子コアと、を備えた回転軸を有する回転電機の固定子であって、複数のセグメント導体は、それらの端部が前記収納部内で接続され、当該端部は、前記回転軸の径方向と対向する第１面と、前記回転軸の周方向と対向する第２面と、を有し、当該第１面は、前記セグメント導体同士の接触面を形成し、収納部内におけるセグメント導体の断面の径方向の長さは、当該断面の周方向の長さよりも大きく形成される。【選択図】  図１
2020129879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセグメント導体と、
前記複数のセグメント導体を収納する収納部を形成する固定子コアと、を備えた回転軸を有する回転電機の固定子であって、
前記複数のセグメント導体は、それらの端部が前記収納部内で接続され、
前記端部は、前記回転軸の径方向と対向する第１面と、前記回転軸の周方向と対向する第２面と、を有し、
前記第１面は、前記セグメント導体同士の接触面を形成し、
前記収納部内における前記セグメント導体の前記回転軸を横切る断面の径方向長さは、当該断面の周方向長さよりも大きく形成される回転電機の固定子。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
前記複数のセグメント導体は、突起部を有する第１セグメント導体と、前記突起部と嵌合する嵌合部を有する第２セグメント導体と、により構成され、
前記突起部の軸方向長さは、前記嵌合部の軸方向長さよりも小さく形成される回転電機の固定子。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
前記複数のセグメント導体は、第１セグメント導体と、
前記収納部内で前記第１セグメント導体と接続される第２セグメント導体と、により構成され、
前記第２セグメント導体は、当該導体全体が前記収納部内部に配置される回転電機の固定子。
【請求項４】
請求項２又は３のいずれかに記載の回転電機の固定子であって、
前記第２セグメント導体は、両端で同形状のセグメント導体と接続する回転電機の固定子。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれかに記載の回転電機の固定子であって、
前記第２セグメント導体は、直線状に形成される回転電機の固定子。
【請求項６】
請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
前記複数のセグメント導体は、
端部に第1突起部を有する第１セグメント導体と、
一端に前記第１突起部と嵌合する第１嵌合部を有し他端に第２突起部を有する直線状の第２セグメント導体と、
端部に前記第２突起部と嵌合する第２嵌合部を有する第３セグメント導体と、
により構成される回転電機の固定子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の回転電機の固定子であって、
前記固定子の軸方向の一端から見た場合、径方向に隣り合う前記複数のセグメント導体が、互いに異なる形状を有する回転電機の固定子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の回転電機の固定子であって、
前記収納部は、前記固定子の内周側に当該収納部と固定子内側の間に閉口部を備え、
前記閉口部は、前記回転軸方向から見た場合、前記接触面と重なる位置に配置される回転電機の固定子。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の回転電機の固定子であって、
前記収納部の最内周側に前記セグメント導体を固定するための固定部材が配置されている回転電機の固定子。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の回転電機の固定子において、
前記収納部の内壁と前記セグメント導体との間に発泡剤入りの絶縁紙が配置されている回転電機の固定子。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の回転電機の固定子と、
前記固定子の内周側に所定の空隙を介して回転自由に支持された回転子と、を備えた回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の固定子及びそれを用いた回転電機に係り、特に固定子巻線の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業機械の動力源や、自動車駆動用として用いられる回転電機は、高効率化が求められている。近年の自動車駆動用の回転電機などでは、平角電線を用いたセグメント導体が固定子巻線として適用されている。セグメント導体が、固定子スロットに回転電機の径方向に積み重なるように配置されることで、固定子スロットの断面積に対する導体の比率（占積率）が高まる。その結果、回転電機の抵抗値が小さくなり、抵抗値に依存する銅損が低減する。しかし、この場合、固定子コアの両端部のコイルエンド部分の引き回しが複雑な構造となってしまう。また、固定子巻線同士を溶接などによって接続する際に、コイルエンド部分の線長が大きくなってしまう。これにより、抵抗値の増加や、固定子巻線を含めた回転電機の軸方向長さが大きくなるなどの課題がある。
【０００３】
これらの課題に対して、本技術分野の背景技術として、特許文献１には、セグメント導体挿入方式の固定子巻線が軸方向に分割された回転電機が記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載のように固定子コアのスロット内でセグメント導体同士が接続される場合には、更なる信頼性の向上が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２３７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、スロット内でのセグメント導体の接続信頼性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明では、複数のセグメント導体と、複数のセグメント導体を収納する収納部を形成する固定子コアと、を備えた回転軸を有する回転電機の固定子において、複数のセグメント導体は、それらの端部が前記収納部内で接続され、当該端部は、前記回転軸の径方向と対向する第１面と、前記回転軸の周方向と対向する第２面と、を有し、当該第１面は、前記セグメント導体同士の接触面を形成し、収納部内におけるセグメント導体の断面の径方向の長さは、当該断面の周方向の長さよりも大きく形成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、スロット内でのセグメント導体の接続信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例に係る回転電機の固定子の断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る固定子巻線の嵌合構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施例に係る固定子巻線の嵌合部形状を示す図である。
【図４】本発明の一実施例に係る固定子巻線の嵌合部の接触面および非接触面を示す図である。
【図５】比較例の固定子巻線の嵌合部を示す図である。
【図６】比較例の固定子巻線の嵌合部を示す図である。
【図７】本発明の一実施例に係る固定子巻線の嵌合部形状を示す図である。
【図８】固定子巻線の嵌合部の打ち抜き加工時の変形を示す図である。
【図９】嵌合部の打ち抜き加工時の変形が積算したときの概念図である。
【図１０】本発明の一実施例に係る嵌合部打ち抜き加工時の変形が積算したときの概念図である。
【図１１】本発明の一実施例に係る回転電機の固定子の断面図である。
【図１２】本発明の一実施例に係る回転電機の固定子の断面図である。
【図１３】本発明の一実施例に係る固定子巻線の嵌合前の構成を示す図である。
【図１４（ａ）】本発明の一実施例に係る固定子巻線の嵌合後の構成を示す図である。
【図１４（ｂ）】本発明の一実施例に係る固定子巻線の嵌合後の構成を示す図である。
【図１５】本発明の一実施例に係る回転電機の固定子の断面図である。
【図１６（ａ）】本発明の一実施例に係る回転電機の固定子コアの断面図である。
【図１６（ｂ）】本発明の一実施例に係る回転電機の固定子コアの断面図である。
【図１７】比較例における嵌合時の変形が積算したときの概念図である。
【図１８】全閉スロットコア使用率による総損失の変化率を示す
【図１９】本発明の一実施例に係る回転電機の固定子スロット断面図である。
【図２０】本発明の一実施例に係る回転電機の固定子断面図である。
【図２１】本発明の一実施例に係る回転電機の固定子断面図である。
【図２２】本発明の一実施例に係る回転電機の固定子スロット断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて、本発明に係る実施形態を詳細に説明する。なお、本発明は、後述する実施例に限定されるものではない。
【００１１】
[実施例１]
本発明に係る実施例１を図１から図４を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例に係る回転電機の固定子の断面図である。図中では、固定子１０の径方向内側に配置される回転子を記載していないが、回転子の形状は、永久磁石を有する永久磁石電動機や界磁巻線を有する同期電動機、かご形導体を有する誘導電動機、回転子コアだけで形成されるリラクタンスモータ等でもよい。また、回転子から磁界を発生させるための構成部品やその形状については限定されない。
【００１２】
回転電機１の固定子１０は、固定子コア１１、固定子スロット１２、固定子巻線１３により構成される。固定子スロット１２の内部には、固定子巻線１３が配置される。
【００１３】
固定子スロット１２の内壁と固定子巻線１３との間には、絶縁紙１５が配置される。なお、固定子巻線１３の絶縁耐力があれば、絶縁紙１５を設けない構成としてもよい。また、絶縁紙１５を設置する場合であっても、固定子巻線１３の全てに備える必要はなく、固定子巻線１３の絶縁性を担保できれば、絶縁紙１５の巻き方については特に限定されない。
【００１４】
固定子巻線１３は、角型の形状で形成されており、複数の固定子スロット１２に分布巻で巻装されている。固定子巻線１３は、固定子コア１１の一方の端部から軸方向に挿入される第１セグメント導体１３１と、他方の端部から軸方向に挿入される第２セグメント導体１３２と、で構成される。
【００１５】
図２は、本発明の一実施例に係る固定子巻線の嵌合構成を示す図である。図２に示されるように、第１セグメント導体は、端部に突起部２１が形成されている。第２セグメント導体１３２は、第１セグメント導体１３１と固定子スロット１２の内部で嵌合する嵌合部２２を形成する。嵌合部２２は、凹み形状が例えばＵ字状に成形される。また、突起部２１及び嵌合部２２は、例えば打ち抜き加工等により形成される。第１セグメント導体１３１の突起部２１と第２セグメント導体１３２の嵌合部２２をそれらの加工面で電気的に接続する。
【００１６】
図３は、本発明の一実施例に係る固定子巻線の嵌合部形状を示す図である。図４は、本発明の一実施例に係る固定子巻線の嵌合部の接触面および非接触面を示す図である。図３及び図４に示されるように、第１セグメント導体１３１の突起部２１の加工面（第１面）２３と第２セグメント導体１３２の嵌合部２２の加工面（第２面）２４は、固定子１０の径方向に直交する方向に形成される。これにより、互いに面接触する。
【００１７】
一方、第１セグメント導体１３１の周方向に直交する面（第３面）２５と第２セグメント導体１３２の周方向に直交する面（第４面）２６は、互いに面接触しない。これにより、第１セグメント導体１３１と第２セグメント導体１３２の周方向幅ｂが、径方向高さｈよりも小さい場合において、嵌合しやすくなる。以下、その理由を図５から図９を用いて説明する。
【００１８】
図５及び図６は、比較例の固定子巻線の嵌合部を示す図である。図５に示されるように、比較例では、回転電機の周方向と直交する方向に面接触する部分が形成される。このとき、加工後の嵌合部２２には導体部２７が残る。この導体部２７が突起部２１を挟み込むことで、セグメント導体同士が嵌合される。
【００１９】
ここで、突起部２１と嵌合部２２には、嵌合部形成の際の加工によって公差やバリが存在することがある。この場合、セグメント導体同士を嵌合する際に、嵌合部２２の導体部２７には公差やバリに起因する応力が生じる。その結果、導体部２７が図６に示されるように、周方向に拡がるように変形をする場合がある。
【００２０】
特に、図５に示されるような、周方向幅ｂ＜径方向高さｈのセグメント導体を用いて、回転電機の周方向と直交する方向に面接触する部分が形成される構造を採用した場合について考える。この場合、第２セグメント導体１３２の先端の嵌合部２２の幅（図５のｂ’）が細くなるため、導体部２７がより変形しやすくなる。これにより、突起部２１と嵌合部２２の接触面積の低下や、それに伴う第２セグメント導体１３２の締結力の低下、突起部２１および嵌合部２２の第２面に残っているエナメル層がはがれるなどの問題が生じる虞がある。
【００２１】
図７は、本発明の一実施例に係る固定子巻線の嵌合部形状を示す図である。図７に示されるように、本実施例では、回転電機の径方向と直交する方向に面接触する部分が形成される。本構造の固定子巻線１３は、周方向幅ｂ＜径方向高さｈであるため、図７のｈ’は、図５のｂ’よりも大きくなる。したがって、嵌合部２２の導体部２７を厚く形成することができ、嵌合部２２がセグメント導体同士の嵌合時に変形しにくくなる。これにより、セグメント導体の嵌合部の接触面積低下や締結力低下、セグメント導体の脱落防止、突起部２１および嵌合部２２の第２面に残っているエナメル層のはがれを抑制することができる。
【００２２】
また、本実施例では、第１セグメント導体１３１の突起部２１の軸方向長さＸを第２セグメント導体１３２の嵌合部２２の軸方向長さＹと同等以下としている。ＸがＹよりも長い場合、突起部２１が嵌合部２２に全て嵌合される前に、突起部２１が嵌合部２２の根本に当たってしまい、第１セグメント導体１３１と第２セグメント導体１３２の接触面積が低下してしまう。また、この場合、固定子巻線１３の軸方向長さも長くなるため、回転電機の軸方向長さが長くなり、回転電機１が磁気的にアンバランスになる虞がある。
【００２３】
本実施例では、第１セグメント導体１３１の突起部２１の軸方向長さＸを第２セグメント導体１３２の嵌合部２２の軸方向長さＹと同等以下とすることにより、突起部２１の大部分を嵌合部２２に嵌合させることができる。これにより、接触面積の低下を最小限にすることができるとともに、固定子巻線１３の軸方向長さも全ての固定子巻線１３で統一させることができる。
【００２４】
ここで、突起部２１の最先端部２４の幅ｚ’が、嵌合部２２の最先端部２５の幅ｗ’に対して小さくとなるように形成してもよい。最先端部２４の幅ｚ’が嵌合部２２の最先端部２５の幅ｗ’と同一である場合、嵌合部加工時の公差やバリなどによってセグメント導体嵌合時の挿入性が低下し、嵌合部が変形する虞がある。
【００２５】
そこで、最先端部２４の幅ｚ’を嵌合部２２の最先端部２５の幅ｗ’よりも小さくするために、突起部２１の最先端部２４と嵌合部２２の最先端部２５を面取り加工することによって、セグメント導体嵌合時の挿入性を向上することができる。
【００２６】
なお、図７では、突起部２１の最先端部２４と嵌合部２２の最先端部２５が直線状に面取りされているが、面取り形状は曲線状でもよく、その面取り方法や面取りの大きさについては限定されない。
また、突起部２１の径方向高さは、嵌合部２２の径方向高さと同等以上となる部分を有する構成としてもよい。つまり、図７において、第１セグメント導体１３１は、突起部２１の幅ｚが、第２セグメント導体１３２の嵌合部２２の幅ｗより大きくなるように形成される。これにより、第１セグメント導体１３１の突起部２１と第２セグメント導体１３２の嵌合部２２とが、しまり嵌めの関係となる。したがって、セグメント導体同士の締結力を確保し、接触面積の低下を抑制することができる。
【００２７】
ここで、周方向と直交する方向に面接触する部分が形成されている構造では、突起部２１の幅ｚや導体部２７の幅ｈ’が小さく、面取り加工できない可能性がある。また、面取り加工が可能な寸法であったとしても、面取り加工時に導体部２７の変形や、突起部２１および嵌合部２２の第２面に残っているエナメル層がはがれるなどの問題が生じる可能性がある。これに対して、回転電機の径方向と直交する方向に面接触する部分が形成されている本実施例の構造では、導体部２７の幅ｈ’や最先端部２４の幅ｚを大きく形成することができるため、導体部２７の変形などがなく、面取り加工を実施することができる。
【００２８】
ここで、本実施例の構造をもつセグメント導体が積層されたときの、本実施例の効果を図８及び図９を用いて説明する。図８は、固定子巻線の嵌合部の打ち抜き加工時の変形を示す図である。図９は、嵌合部の打ち抜き加工時の変形が積算したときの概念図である。
【００２９】
図８に示されるように、突起部２１と嵌合部２２を打ち抜き加工した場合、打ち抜き方向に突起部２１と嵌合部２２が変形する。このように形成されたセグメント導体を、回転電機の周方向と直交する方向に面接触する部分が形成されている構造に採用した場合を考える。図９に示されるように、嵌合部形成時の突起部２１と嵌合部２２の変形量が固定子１０の径方向に累積する。これにより、セグメント導体の嵌合部のずれ量が大きくなり、結果として、嵌合部同士の接触面積が低下し、接触抵抗の増加などが発生する虞がある。
【００３０】
一方、本実施例の構造、すなわち回転電機の径方向と直交する方向に面接触する部分が形成されている構造では、打ち抜き加工時に発生する突起部２１及び嵌合部２２の変形は、固定子１０の周方向に向く。これにより、固定子１０の径方向には突起部２１と嵌合部２２の変形量が累積しないため、嵌合部の変形に伴うセグメント導体のずれの発生を抑制する。したがって、接触面積の低下やそれに伴う接触抵抗の増加などを抑制することができる。
【００３１】
[実施例２]
本発明に係る第２実施例を図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は、本発明の一実施例に係る回転電機の固定子の断面図である。図１２は、本発明の一実施例に係る回転電機の固定子の断面図である。
【００３２】
本実施例では、第１セグメント導体１３１と第２セグメント導体１３２が、固定子スロット１２内で、直線状に成形された第３セグメント導体１３３にそれぞれ嵌合される。直線状のセグメント導体は、Ｕ字状のセグメント導体よりも加工がしやすい。そのため、セグメント導体の長尺化が容易である。
【００３３】
一般に、回転電機の高出力化するためには、その軸方向長さを延長することが必要となる。ここで、Ｕ字状のセグメント導体を長尺化する場合、セグメント導体をＵ字状に曲げる際の残留応力などによる変形の幅が大きくなる。この場合、固定子スロット１２へ挿入する際に、周囲のセグメント導体に傷がついてしまったり、絶縁紙などが破損してしまったりする虞がある。
【００３４】
一方、直線状に形成された第３セグメント導体１３３は曲げ工程を必要としないか、曲げが必要な場合であっても、曲げ量はＵ字状のセグメント導体よりも小さい。したがって、セグメント導体自体の変形量は小さくなる。そのため、回転電機を長尺化した場合でも、固定子スロット１２への挿入性が悪化しない。これにより、周囲のセグメント導体への傷や絶縁紙などの破損を防止することができる。
【００３５】
ここで、設計ラインナップとして、同一設計で複数の出力を有する設計とする場合には、回転電機の軸方向長さを調整する場合がある。回転電機の軸方向長さが変わることで、第１セグメント導体１３１と第２セグメント導体１３２の軸方向長さも変更する必要が生じる。それに応じてセグメント導体の引き曲げ機など、生産設備の変更が必要となる。
【００３６】
ここで、本実施例による構造では、回転電機の軸方向長さの変更に対して、第３セグメント導体１３３の軸方向長さを調整するだけで対応することが可能である。すなわち、回転電機の外径やセグメント導体の寸法が同一であれば、どのような出力でも第１セグメント導体１３１と第２セグメント導体１３２の形状を共通化することができる。これにより、生産設備の変更などを低減することができる。
【００３７】
また、第３セグメント導体１３３の両端部の嵌合部形状を、突起形状又は嵌合形状のどちらかに統一してもよい。つまり、第１セグメントコイル１３１と第２セグメントコイル１３２の形状を同一とする。これにより、固定子コア１１の両端部から固定子スロット１２に挿入されるセグメント導体の形状は、第１セグメント導体１３１または第２セグメント導体１３２のどちらか一つだけに統一することができる。つまり、Ｕ字状に成形されるセグメント導体の種類を低減することができる。
【００３８】
[実施例３]
本発明に係る第３実施例を図１３及び図１４を用いて説明する。図１３は、本発明の一実施例に係る固定子巻線の嵌合前の構成を示す図である。図１４は、本発明の一実施例に係る固定子巻線の嵌合後の構成を示す図である。
【００３９】
図１３に示されるように、本実施例では、第１セグメント導体１３１と第２セグメント導体１３２が、固定子１０の径方向に交互に配置される。
【００４０】
第１セグメント導体１３１と第２セグメント導体１３２が径方向に交互に配置されたセグメント導体群は、固定子コア１１の端部から挿入され、固定子スロット１２の内部で嵌合される。第１セグメント導体１３１と第２セグメント導体１３２とが径方向に交互配置されたセグメント導体群が固定子コア１１の他方から挿入され、図１４（ａ）に示されるような嵌合状態となる。
【００４１】
これにより、嵌合部において、径方向上下に隣接する第１セグメント導体１３１と第２セグメント導体１３２の嵌合面の間は、軸方向距離ｄだけ離れることとなる。これにより、各セグメント導体同士の絶縁距離を確保することができ、絶縁特性が向上する。また、各第１セグメント導体１３１および各第２セグメント導体１３２は、それぞれ同一形状であるため、セグメント導体の種類を増やすことなく、絶縁特性の向上を図ることができる。
【００４２】
また、上述した直線状に形成された第３セグメント導体１３３を適用する場合では、両端で嵌合部の形状が異なる第３セグメント導体１３３を固定子１０の径方向に対して交互に配置することで、同様の効果を得ることができる。
【００４３】
[実施例４]
本発明に係る第４実施例を図１５、図１６及び図１７を用いて説明する。図１５に本発明の一実施例に係る回転電機の固定子の断面図、図１６に本発明の一実施例に係る回転電機の固定子コアの断面図を示す。図１７は、比較例における嵌合時の変形が積算したときの概念図である。
【００４４】
固定子コア１１は、損失の最小化など、回転電機の電気特性向上を目的として図１や図１６（ａ）などに示すように、固定子スロット１２のギャップ側の面にスロット開口部１６を設けた半閉スロットコア１１１とすることが一般的である。
【００４５】
一方、図６に示されるような第２セグメント導体１３２の形状の場合、突起部２１と嵌合部２２の寸法によっては、その公差やバリの影響により、第１セグメント導体１３１の挿入時に嵌合部２２が変形する虞がある。これにより、嵌合部の締結力の低下や接触面積の低下などが生じる虞がある。
【００４６】
また、図１７に示されるように、第２セグメント導体１３２を径方向に配置すると、径方向内側に変形量が積算される。固定子スロット１２と固定子巻線１３の間に絶縁紙１５などが配置されている場合、嵌合部２２の変形によって、絶縁紙１５が破れてしまう虞がある。
【００４７】
さらに、半閉スロットコア１１１を適用すると、絶縁紙１５がギャップに直接面しているため、破れた絶縁紙１５がギャップ側にはみ出てしまう虞がある。これにより、回転子表面の傷や絶縁紙１５と回転子との摺動による異音が発生する虞がある。
【００４８】
そこで、本実施例の構造では、全閉スロットコア１１２、嵌合部の周囲全体を覆うように固定子コアが存在し、絶縁紙１５がギャップに面しない構造とする。これにより、第１セグメント導体１３１の挿入時に全閉スロットコア１１２から第２セグメント導体１３２の嵌合部２２に生じる変形を抑える方向に力が働き、嵌合部２２の変形抑制や、それによる嵌合部の締結力低下、接触面積低下を防止することができる。
【００４９】
また、図１５に示されるように、セグメント導体同士の嵌合部の周囲のみ全閉スロットコア１１２を設ける構成としてもよい。つまり、セグメント導体同士の嵌合部の周囲のみ全閉スロットコア１１２を設けることで、固定子コアが嵌合部の周囲全体を覆うような構成とする。換言すると、全閉スロットコア１１２（閉口部）を、回転軸方向から見た場合、前記接触面と重なる位置に配置する。これにより、損失増加を最小限に抑制する効果も得られる。
【００５０】
図１８に全閉スロットコア１１２の使用比率に対する総損失の比率を示す。図１８では、固定子コア１１が全て半閉スロットコア１１１を適用した場合の総損失を１００％としている。また、固定子コアの軸長に対する全閉スロットコアの軸方向長さの割合を百分率で示したものを「全閉スロットコア使用比率（％）」と定義する。
【００５１】
全閉スロットコア１１２を全て使用した場合、横軸の全閉スロットコア使用比率は１００％となる。図１８に示されるように、全ての固定子コア１１を全閉スロットコア１１２とした場合、全て半閉スロットコア１１１とした場合（全閉スロットコア使用比率０％とした場合）に比べて、総損失が２．３％増加することがわかる。
【００５２】
これにより、回転電機の効率の低下や、発熱量の増加などの問題が生じる虞がある。ここで、第２セグメント導体１３２の嵌合部２２の変形防止のためには、全閉スロットコア１１２は第２セグメント導体１３２の嵌合部２２の長さと同等程度あれば十分である。
【００５３】
この場合、全閉スロットコアの軸方向長さは固定子コア１１の軸長の８〜１６％程度となる。図１８によると、セグメント導体同士の嵌合部の周囲のみ全閉スロットコア１１２を設けた場合（全閉スロットコア使用比率が８〜１６％程度の場合）の総損失の増加は０．２〜０．４％程度であり、全て全閉スロットコア１１２とした場合（全閉スロットコア使用比率が１００％の場合）に比べて１／１０程度まで抑制できることがわかる。
【００５４】
したがって、本実施例のセグメント導体同士の嵌合部の周囲のみ全閉スロットコア１１２を設ける構造により、電気特性の悪化を最小限にしつつ、第２セグメント導体１３２の嵌合部２２の変形抑制や嵌合部の締結力低下、接触面積低下を両立できる。
【００５５】
[実施例５]
本発明に係る第５実施例を図１９を用いて説明する。図１９は、発明の一実施例に係る回転電機の固定子スロット断面図である。本実施例では、半閉スロットコア１１１のスロット開口部１６に固定部材１７が設けられている。
【００５６】
固定部材１７は、磁性体、非磁性体どちらでも良く、その材料は限定されない。固定部材１７をスロット開口部１６に配置することによって、ギャップに第２セグメント導体１３２や絶縁紙１５が直接面しない構成となる。また、固定部材１７に対し、第２セグメント導体１３２の嵌合部２２の開く力が働く。したがって、実施例４と同様に、第２セグメント導体１３２の嵌合部２２の変形抑制や嵌合部の締結力低下、接触面積低下の効果を得ることができる。
【００５７】
また、固定部材に非磁性材料を適用することにより、全ての固定子コア１１に半閉スロットコア１１１を適用した場合と、回転電機の磁気特性および電気特性が同一となる。これにより、電気特性の悪化を抑制することができる。
【００５８】
さらに、使用する固定子コア１１は半閉スロットコア１１１のみとなるため、固定子コア１１加工時の打ち抜きダイスの変更や、固定子１０の組立工程における使用コアの間違いを防止することができ、製造性が向上する。
【００５９】
[実施例６]
本発明に係る第６実施例を図２０を用いて説明する。図２０は、本発明の一実施例に係る回転電機の固定子断面図である。
【００６０】
本実施例では、固定子スロット１２の内壁と固定子巻線１３との間に配置される絶縁紙１５の代わりに発泡剤入りの絶縁紙３１が配置される。発泡剤入りの絶縁紙３１は、発泡剤入りの接着層が絶縁紙に塗布されているものである。発泡剤入りの接着層は、発泡する前は数十μｍ程度の厚みであるが、加熱により発泡し、厚みが増加する。
【００６１】
これにより、発泡剤入りの絶縁紙３１は、隙間の充填と接着を両立する機能を有する。発泡剤入りの絶縁紙３１をセグメント導体同士の嵌合後に発泡させることで、第１セグメント導体１３１と第２セグメント導体１３２の抜けを防止することができ、固定子巻線１３の信頼性を向上させることができる。
【００６２】
また、従来では固定子巻線１３の固定用および絶縁耐力向上を目的として使用されてきたワニスが不要となる。これにより、ワニスなどの絶縁材製の充填剤が不要となるため、ワニスのタンクやワニス固着のための冶具などの設備投資や、ワニス固着の工程および固着時間を短縮することができ、固定子巻線１３の固定に発生していたコストおよび工数を低減することができる。
【００６３】
[実施例７]
本発明に係る第６実施例を図２１及び図２２を用いて説明する。図２１は、本発明の一実施例に係る回転電機の固定子断面図である。図２２は、本発明の一実施例に係る回転電機の固定子スロット断面図である。
【００６４】
本実施例では、固定子スロット１２の内壁と固定子巻線１３との間に配置される絶縁紙１５の代わりにボビン絶縁体３２が配置される。図２１に示されるように、ボビン絶縁体３２は、内部に複数の仕切り面を設けることによって筒状の空間が複数設けられている。
【００６５】
固定子巻線１３は、この筒状の空間に配置される。図２２に示されるように、ボビン絶縁体３２は、固定子巻線１３を囲む形状となっており、軸方向に向かって一様に形成される。
【００６６】
これにより、ボビン絶縁体３２を固定子スロット１２内に配置する際に、固定子１０の軸方向端部のどちら側からでもボビン絶縁体３２を配置することができるボビン絶縁体３２は、絶縁性と耐熱性を兼ね備えた樹脂で形成される。例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などスーパーエンジニアリングプラスチック系の樹脂を用いる。
【００６７】
また、回転電機の必要な特性が満足できるのであれば、ポリアセタール（ＰＯＭ）やポリアミド（ＰＡ）などのエンジニアリングプラスチック系の樹脂を用いてもよい。ボビン絶縁体３２を用いることにより、第２セグメント導体１３２の嵌合部２２の開きをボビン絶縁体３２の内部で抑制することができ、嵌合部の締結力低下や接触面積低下に伴う接触抵抗の増加を抑制することができる。
【００６８】
また、ボビン絶縁体３２は、固定子スロット１２内でよじれなどが発生しないため、固定子巻線１３を配置する際にガイドの役割を果たす。そのため、ボビン絶縁体３２を用いることにより、挿入性が向上するため、絶縁性と生産性を向上させることができる。
【００６９】
ボビン絶縁体３２の製造方法は、押出成形や射出成形などでもよく、その製造方法については限定されない。なお、図２２では、固定子巻線１３は８本、ボビン絶縁体２２の筒状の空間も８個の例が示されているが、これらの数は８以外でもよく、実現可能な数であれば、その上限値や下限値はない
【符号の説明】
【００７０】
１…回転電機、１０…固定子、１１…固定子コア、１２…固定子スロット、１３…固定子巻線、１５…絶縁紙、１４…固定子巻線のエンド部、１５…全閉スロットのコア、１６…スロット開口部、１７…固定部材、２１…第１セグメント導体の嵌合部、２２…第２セグメント導体の嵌合部、２３…第１面、２４…第２面、２５…第３面、２６…第４面、２７…導体部、３１…発泡絶縁紙、３２…ボビン絶縁体、１１１…半閉スロットコア、１１２…全閉スロットコア、１３１…第１第２セグメント導体１３２…第２第３セグメント導体１３３…第３セグメント導体
【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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【図１４（ａ）】
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【図１４（ｂ）】
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【図１５】
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【図１６（ａ）】
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【図１６（ｂ）】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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