(57)【要約】【課題】この発明は、溶接不良の発生を抑制しつつ、コイルエンド部の曲げ工程でのコイルセグメントの先端部の曲がり、削れ、欠けの発生を抑制できる回転電機の固定子およびその製造方法を得る。【解決手段】奇数の層の２段目剥離部２５ｂの径方向の第２面２５ｂｂと偶数の層の２段目剥離部２５ｂの径方向の第１面２５ｂａは、相対して接触しており、固定子鉄心の軸心を中心とする円筒面の第１端末２１ｄの周方向の中央位置における接平面と交差する傾斜面であり、奇数の層の２段目剥離部２５ｂの径方向の第２面２５ｂｂは、偶数の層の第１端末２１ｄを有するコイルセグメント２１が挿入されているスロットの方向に向かって径方向外方に変位する傾斜面であり、偶数の層の２段目剥離部２５ｂの径方向の第１面２５ｂａは、奇数の層の第１端末２１ｄを有するコイルセグメント２１が挿入されているスロットの方向に向かって径方向内方に変位する傾斜面である。【選択図】図１７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロット深さ方向を径方向とするスロットが周方向に複数配列されている円環状の固定子鉄心と、
上記固定子鉄心に装着されている固定子コイルと、を備え、
上記固定子コイルは、複数本のコイルセグメントを有し、
上記複数本のコイルセグメントのそれぞれは、絶縁被膜が被覆された導体であり、上記スロットに挿入される直線部と、上記スロットから軸方向に突出するコイルエンド部と、上記コイルエンド部から軸方向に突出する端末と、を有し、
上記スロットのそれぞれには、偶数本の上記直線部が上記径方向に１列に並んで挿入されており、
上記端末は、上記コイルエンド部につながる絶縁膜被覆部と、上記絶縁膜被覆部の上記コイルエンド部と反対側に位置する絶縁膜剥離部と、を有し、上記絶縁膜剥離部には、径方向を向く接合対向面が形成されており、
複数スロット離れたスロットの対に挿入されており、スロット内の径方向位置がコイルセグメント１本分だけ変位しているコイルセグメントの対が、少なくとも一方のコイルセグメントの上記コイルエンド部が接合対象のコイルセグメントが挿入されているスロットの方向に曲げられ、上記端末同士が径方向に重ねられ、かつ上記接合対向面同士が相対して接触している状態で、上記端末同士を溶接されており、
上記接合対向面の対は、上記固定子鉄心の軸心を中心とする円筒面の上記端末の周方向の中央位置における接平面と交差する傾斜面であり、
上記接合対向面の対の径方向外方に位置する接合対向面は、径方向内方に位置する接合対向面を有するコイルセグメントが挿入されているスロットの方向に向かって径方向外方に変位する傾斜面であり、
上記径方向内方に位置する接合対向面は、上記径方向外方に位置する接合対向面を有するコイルセグメントが挿入されているスロットの方向に向かって径方向内方に変位する傾斜面である回転電機の固定子。
【請求項２】
スロット深さ方向を径方向とするスロットが周方向に複数配列されている円環状の固定子鉄心と、
上記固定子鉄心に装着されている固定子コイルと、を備え、
上記固定子コイルは、複数本のコイルセグメントを有し、
上記複数本のコイルセグメントのそれぞれは、絶縁被膜が被覆された導体であり、上記スロットに挿入される直線部と、上記スロットから軸方向に突出するコイルエンド部と、上記コイルエンド部から軸方向に突出する端末と、を有し、
上記スロットのそれぞれには、偶数本の上記直線部が上記径方向に１列に並んで挿入されており、
上記端末は、上記コイルエンド部につながる絶縁膜被覆部と、上記絶縁膜被覆部の上記コイルエンド部と反対側に位置する絶縁膜剥離部と、を有し、上記絶縁膜剥離部には、径方向を向く接合対向面が形成されており、
複数スロット離れたスロットの対に挿入されており、スロット内の径方向位置がコイルセグメント１本分だけ変位しているコイルセグメントの対が、少なくとも一方のコイルセグメントの上記コイルエンド部が接合対象のコイルセグメントが挿入されているスロットの方向に曲げられ、上記端末同士が径方向に重ねられ、かつ上記接合対向面同士が相対して接触している状態で、上記端末同士を溶接されており、
上記接合対向面の対は、上記固定子鉄心の軸心を中心とする円筒面の上記端末の周方向の中央位置における接平面と交差する奇数個の傾斜面を有しており、
上記奇数個の傾斜面は、周方向に連なっており、
上記接合対向面の対の径方向外方に位置する接合対向面の上記奇数個の傾斜面は、径方向内方に位置する接合対向面を有するコイルセグメントが挿入されているスロットの方向に向かって径方向外方に変位する奇数番の傾斜面と、径方向内方に位置する上記接合対向面を有する上記コイルセグメントが挿入されている上記スロットの方向に向かって径方向内方に変位する偶数番の傾斜面と、を有し、
径方向内方に位置する上記接合対向面の上記奇数個の傾斜面は、径方向外方に位置する上記接合対向面を有するコイルセグメントが挿入されているスロットの方向に向かって径方向内方に変位する奇数番の傾斜面と、径方向外方に位置する上記接合対向面を有する上記コイルセグメントが挿入されている上記スロットの方向に向かって径方向外方に変位する奇数番の傾斜面と、を有している回転電機の固定子。
【請求項３】
上記接合対向面の対の径方向外方に位置する上記接合対向面の上記奇数個の傾斜面において、上記奇数番の傾斜面は、互いに平行であり、上記偶数番の傾斜面が上記固定子鉄心の軸心を中心とする円筒面の上記端末の周方向の中央位置における接平面となす角度が、上記奇数番の傾斜面が上記接平面となす角度より大きく、
上記接合対向面の対の径方向内方に位置する上記接合対向面の上記奇数個の傾斜面において、上記奇数番の傾斜面は、互いに平行であり、上記偶数番の傾斜面が上記接平面となす角度が、上記奇数番の傾斜面が上記接平面となす角度より大きい請求項２記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
上記コイルセグメントは、上記コイルエンド部が上記スロットに挿入されている上記直線部から軸方向の両側に突出する直線状のコイルセグメントである請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
上記コイルセグメントは、上記直線部が複数スロット離れたスロットの対に挿入され、上記コイルエンド部が上記スロットの対に挿入されている上記直線部の軸方向の第１端のそれぞれから軸方向の第１方向に突出し、上記スロットの対に挿入されている上記直線部の第２端同士が上記スロットの軸方向の第２方向の外方で連結部により連結されているＵ字状のコイルセグメントである請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の固定子の製造方法であって、
上記接合対向面が形成された上記コイルセグメントを上記固定子鉄心の上記スロットに挿入した後、上記コイルエンド部を周方向に曲げる回転電機の固定子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固定子鉄心と固定子コイルとを備えた回転電機の固定子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転電機の固定子は、固定子鉄心と、固定子コイルと、を備える。固定子コイルの巻線方式には、磁極のそれぞれに導体線を巻き付ける集中巻方式と、複数の磁極を跨いだ磁極の対に導体線を巻き付ける分布巻方式と、がある。分布巻方式は、集中巻方式に比べて、回転磁界の分布が滑らかになることから、回転電機の運転時の振動を低減できるという効果が得られる。一方、分布巻方式においては、磁極の対に巻き付けられる各コイルを１本の導体線で形成する場合、先に巻き付けられているコイルが邪魔となるので、コイルを形成しにくかった。
【０００３】
このような状況を鑑み、複数のＵ字状のコイルセグメントを磁極の各対に軸方向の第１方向から挿入した後、軸方向の第２方向に突出するコイルセグメントの端部同士を接合して、各コイルを形成する方法が提案されていた（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２００６１１号公報
【特許文献２】特許第３７７５３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、Ｕ字状のコイルセグメントを用いて各コイルを形成する場合、コイルセグメントの端部同士を接合する必要があるので、接合箇所が多数存在する。そして、接合箇所の１つにでも接合不良があると、製品として機能しないので、手直しが必要となる。このように、生産性を向上させるためには、接合部の不良率をできるだけ下げることが不可欠となる。ＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ）溶接、レーザ溶接などの溶接を接合に用いた場合、溶接別れなどの溶接不良が発生する。この溶接別れなどの溶接不良を低減する方法の一つは、接合されるコイルセグメントの端部間の隙間をなくすことである。
【０００６】
しかしながら、特許文献１においては、接合部の不良率を下げて生産性を向上させることについて、言及されていなかった。
【０００７】
特許文献２では、コイルセグメントをスロットに挿入する前に、コイルセグメントの絶縁被膜が除去された端部を、接合対象となる他のコイルセグメントの端部が配置される向きに傾斜させていた。そして、端部の変形量を絶縁被膜の膜厚以上として、接合時に、接合部の露出した素線同士を確実に接触させていた。
【０００８】
しかしながら、端部の変形量が絶縁被膜の膜厚以上とした場合、コイルセグメントの先端部は、コイルセグメントのスロット内の挿入位置から径方向に突出してしまう。そこで、スロットに挿入されたコイルセグメントの端部を周方向に折り曲げる折り曲げ工程において、コイルセグメントの先端部が他のコイルセグメントの先端部に引っ掛かってしまう。これにより、コイルセグメントの先端部の曲がり、削れ、欠けなどの不良が発生するという課題があった。
【０００９】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、溶接不良の発生を抑制しつつ、コイルエンド部の曲げ工程でのコイルセグメントの先端部の曲がり、削れ、欠けの発生を抑制できる回転電機の固定子およびその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明による回転電機の固定子は、スロット深さ方向を径方向とするスロットが周方向に複数配列されている円環状の固定子鉄心と、上記固定子鉄心に装着されている固定子コイルと、を備える。上記固定子コイルは、複数本のコイルセグメントを有し、上記複数本のコイルセグメントのそれぞれは、絶縁被膜が被覆された導体であり、上記スロットに挿入される直線部と、上記スロットから軸方向に突出するコイルエンド部と、上記コイルエンド部から軸方向に突出する端末と、を有し、上記スロットのそれぞれには、偶数本の上記直線部が上記径方向に１列に並んで挿入されている。上記端末は、上記コイルエンド部につながる絶縁膜被覆部と、上記絶縁膜被覆部の上記コイルエンド部と反対側に位置する絶縁膜剥離部と、を有し、上記絶縁膜剥離部には、径方向を向く接合対向面が形成されており、複数スロット離れたスロットの対に挿入されており、スロット内の径方向位置がコイルセグメント１本分だけ変位しているコイルセグメントの対が、少なくとも一方のコイルセグメントの上記コイルエンド部が接合対象のコイルセグメントが挿入されているスロットの方向に曲げられ、上記端末同士が径方向に重ねられ、かつ上記接合対向面同士が相対して接触している状態で、上記端末同士を溶接されている。上記接合対向面の対は、上記固定子鉄心の軸心を中心とする円筒面の上記端末の周方向の中央位置における接平面と交差する傾斜面であり、上記接合対向面の対の径方向外方に位置する接合対向面は、径方向内方に位置する接合対向面を有するコイルセグメントが挿入されているスロットの方向に向かって径方向外方に変位する傾斜面であり、上記径方向内方に位置する接合対向面は、上記径方向外方に位置する接合対向面を有するコイルセグメントが挿入されているスロットの方向に向かって径方向内方に変位する傾斜面である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、コイルセグメントの対は、端末同士が径方向に重ねられ、かつ接合対向面同士が相対して接触している状態で、端末同士を溶接されている。そこで、溶接別れなどの溶接不良の発生が抑制される。また、コイルエンド部の曲げ工程での、端子同士の引っ掛かりがないので、コイルセグメントの端末における曲がり、削れ、欠けなどの発生が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す縦断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る固定子の要部を示す横断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る固定子の要部を示す縦断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る固定子を示す展開図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る固定子における固定子コイルを構成するコイルセグメントの第１端末周りを示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る固定子における固定子コイルを構成するコイルセグメントの第１端末周りを周方向から見た側面図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る固定子における固定子コイルを構成するコイルセグメントの第１端末を軸方向から見た端面図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る固定子における固定子コイルを構成するコイルセグメントの実施態様の第１端末を軸方向から見た端面図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における切り出された導体の断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における導体の端末の絶縁被膜除去工程を説明する図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における導体の端末の絶縁被膜除去工程を説明する図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における導体の端末の絶縁被膜除去工程を説明する図である。
【図１３】この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における絶縁被膜除去工程後の導体の端末周りを示す要部側面図である。
【図１４】この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における導体の接合対向面形成工程を説明する図である。
【図１５】この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法におけるコイルセグメントを固定子鉄心に挿入する方法を説明する展開図である。
【図１６】この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法におけるコイルセグメントがスロットに挿入されている状態を示す縦断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法におけるコイルセグメントが１つのスロットに挿入されている状態を軸方向から見た端面図である。
【図１８】この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における第１コイルエンド部の曲げ工程を説明する展開図である。
【図１９】この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における第１コイルエンド部の曲げ工程を説明する展開図である。
【図２０】この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における第１コイルエンド部が曲げ成形された状態を示す展開図である。
【図２１】この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における第２コイルエンド部が曲げ成形された状態を示す展開図である。
【図２２】この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における溶接工程を説明する側面図である。
【図２３】この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における第１コイルエンド部の曲げ工程前の第１端末の配列状態を軸方向から見た端面図である。
【図２４】この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における第１コイルエンド部の曲げ工程中の第１端末の動きを説明するための端面図である。
【図２５】この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における第１コイルエンド部の曲げ工程中の第１端末の動きを説明するための端面図である。
【図２６】この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における第１コイルエンド部の曲げ工程中の第１端末の動きを説明するための端面図である。
【図２７】この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における第１コイルエンド部の曲げ工程中の第１端末の動きを説明するための端面図である。
【図２８】この発明の実施の形態２に係る固定子における固定子コイルを構成するコイルセグメントの第１端末周りを示す斜視図である。
【図２９】この発明の実施の形態２に係る固定子における固定子コイルを構成するコイルセグメントの第１端末を軸方向から見た端面図である。
【図３０】この発明の実施の形態３に係る固定子を示す展開図である。
【図３１】この発明の実施の形態３に係る固定子におけるコイルセグメントを示す平面図である。
【図３２】この発明の実施の形態３に係る固定子におけるスロットに挿入されているコイルセグメントの配列状体を説明する展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す縦断面図、図２は、この発明の実施の形態１に係る固定子の要部を示す横断面図、図３は、この発明の実施の形態１に係る固定子の要部を示す縦断面図、図４は、この発明の実施の形態１に係る固定子を示す展開図である。なお、縦断面図とは、回転軸の軸心を含む平面における断面を示す図である。横断面図とは、回転軸の軸心と直交する平面における断面を示す図である。展開図とは、固定子鉄心を直線状に展開した状態を内径側から見た要部平面図である。また、図１および図２では、便宜上、インシュレータが省略されている。
【００１４】
図１において、回転電機１００は、円筒部および底部を有するフレーム２およびフレーム２の開口を塞ぐブラケット３を有するハウジング１と、フレーム２の円筒部の内部に収納された固定子１０と、フレーム２の底部およびブラケット３にベアリング４を介して回転可能に支持された回転軸６に固着されて、固定子１０の内周側に回転可能に設けられた回転子５と、を備えている。フレーム２は、鉄、アルミニウムなどの金属材料で作製され、回転子５と固定子１０とを機械的に保持するとともに、固定子１０の放熱経路となる。
【００１５】
回転子５は、軸心位置に挿入された回転軸６に固着された回転子鉄心７と、回転子鉄心７の外周面に固着されて周方向に等ピッチで配列され、磁極を構成する永久磁石８と、を備えた永久磁石型回転子である。なお、回転子５は、永久磁石式回転子に限定されず、絶縁しない回転子導体を、回転子鉄心のスロットに収納して、両側を短絡環で短絡したかご形回転子、絶縁した回転子導体を回転子鉄心のスロットに装着した巻線形回転子などを用いてもよい。
【００１６】
つぎに、固定子１０の構成について図１から図４を参照しつつ説明する。なお、説明の便宜上、回転軸６の軸心と平行な方向を軸方向、回転軸６の半径方向を径方向、回転軸６の軸心を中心とする回転方向を周方向とする。
【００１７】
固定子１０は、固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１に装着された固定子コイル２０と、固定子鉄心１１と固定子コイル２０とを絶縁するインシュレータ１５と、を備える。
【００１８】
固定子鉄心１１は、円環状のコアバック１２と、コアバック１２の内周面から径方向内方に突出して、周方向に等角ピッチで配列された複数のティース１３と、を備える。周方向に隣り合うティース１３の間に形成されるスペースがスロット１４となる。スロット１４は、スロット深さ方向を径方向として、固定子鉄心１１の軸方向の第１方向の端部から第２方向の端部に至るように形成されて、周方向に等角ピッチで複数配列されている。固定子鉄心１１は、例えば、電磁鋼板などの磁性薄板から打ち抜かれた磁性片を積層して構成される。
【００１９】
インシュレータ１５は、スロット１４のそれぞれに、スロット１４の内壁面に沿うように収納され、固定子鉄心１１と固定子コイル２０とを電気的に絶縁する。このインシュレータ１５は、後述するコイルセグメント２１をスロット１４に挿入する際に、緩衝材となる。これにより、固定子鉄心１１を構成する磁性片のバリとコイルセグメント２１の絶縁被膜との干渉がなく、絶縁被膜の損傷発生が抑制される。インシュレータ１５は、紙、樹脂、それらの複合材料により作製されるが、ここでは、ポリイミドフィルムをメタ系アラミド繊維で挟み込んでシート状に作製されている。また、シート状のインシュレータ１５に代えて、絶縁性の樹脂をスロット１４の内壁面に塗布してもよい。
【００２０】
固定子コイル２０は、複数本のコイルセグメント２１により構成される。
【００２１】
コイルセグメント２１は、直線状の導体であり、銅、アルミニウムなどの断面矩形の裸線にエナメル樹脂などの絶縁材料を被覆して作製されている。コイルセグメント２１は、スロット１４に挿入される直線部２１ａと、直線部２１ａの第１端から直線部２１ａの長さ方向に突出する第１コイルエンド部２１ｂと、直線部２１ａの第２端から直線部２１ａの長さ方向に突出する第２コイルエンド部２１ｃと、第１コイルエンド部２１ｂから延びる第１端末２１ｄと、第２コイルエンド部２１ｃから延びる第２端末２１ｅと、を備える。各スロット１４には、８本のコイルセグメント２１の直線部２１ａが、側面同士を接して径方向に１列に配列されて挿入されている。第１コイルエンド部２１ｂが各直線部２１ａからスロット１４の軸方向の第１方向に突出している。第２コイルエンド部２１ｃが各直線部２１ａからスロット１４の軸方向の第２方向に突出している。
【００２２】
固定子コイル２０は、固定子鉄心１１の各スロット１４に挿入されたコイルセグメント２１の第１端末２１ｄ同士を接合し、第２端末２１ｅ同士を接合して構成される。ここで、コイルセグメント２１の接合構造を説明する。説明の便宜上、スロット１４内のコイルセグメント２１の挿入位置を、内径側から第１層、第２層・・・第８層とする。また、スロット１４を周方向の並び順に１番、２番、３番・・・とする。図３および図４中、上下方向が軸方向であり、上側を軸方向の第１方向、下側を軸方向の第２方向とする。図４中、左右方向が周方向であり、左側を周方向の第１方向、右側を周方向の第２方向とする。
【００２３】
まず、スロット１４の第１層に挿入された直線部２１ａからスロット１４の軸方向の第１方向に突出した第１コイルエンド部２１ｂは、図４中、周方向の第２方向に傾斜するように曲げられる。さらに、第１端末２１ｄは、第１コイルエンド部２１ｂの先端から軸方向の第１方向に延びるように曲げられる。一方、スロット１４の第１層に挿入された直線部２１ａからスロット１４の軸方向の第２方向に突出した第２コイルエンド部２１ｃは、図４中、周方向の第１方向に傾斜するように曲げられる。さらに、第２端末２１ｅは、第２コイルエンド部２１ｃの先端から軸方向の第２方向に延びるように曲げられる。スロット１４の第２層に挿入された直線部２１ａからスロット１４の軸方向の第１方向に突出した第１コイルエンド部２１ｂは、図４中、周方向の第１方向に傾斜するように曲げられる。さらに、第１端末２１ｄは、第１コイルエンド部２１ｂの先端から軸方向の第１方向に延びるように曲げられる。一方、スロット１４の第２層に挿入された直線部２１ａからスロット１４の軸方向の第２方向に突出した第２コイルエンド部２１ｃは、図４中、周方向の第２方向に傾斜するように曲げられる。さらに、第２端末２１ｅは、第２コイルエンド部２１ｃの先端から軸方向の第２方向に延びるように曲げられる。
【００２４】
さらに、スロット１４の第３層、第５層および第７層に挿入された直線部２１ａからスロット１４の軸方向の第１方向に突出した第１コイルエンド部２１ｂは、図４中、周方向の第２方向に傾斜するように曲げられる。さらに、第１端末２１ｄは、第１コイルエンド部２１ｂの先端から軸方向の第１方向に延びるように曲げられる。スロット１４の第３層、第５層および第７層に挿入された直線部２１ａからスロット１４の軸方向の第２方向に突出した第２コイルエンド部２１ｃは、図４中、周方向の第１方向に傾斜するように曲げられる。さらに、第２端末２１ｅは、第２コイルエンド部２１ｃの先端から軸方向の第２方向に延びるように曲げられる。スロット１４の第４層、第６層および第８層に挿入された直線部２１ａからスロット１４の軸方向の第１方向に突出した第１コイルエンド部２１ｂは、図４中、周方向の第１方向に傾斜するように曲げられる。さらに、第１端末２１ｄは、第１コイルエンド部２１ｂの先端から軸方向の第１方向に延びるように曲げられる。スロット１４の第４層、第６層および第８層に挿入された直線部２１ａからスロット１４の軸方向の第２方向に突出した第２コイルエンド部２１ｃは、図４中、周方向の第２方向に傾斜するように曲げられる。さらに、第２端末２１ｅは、第２コイルエンド部２１ｃの先端から軸方向の第２方向に延びるように曲げられる。
【００２５】
スロット１４の第１層に挿入されたコイルセグメント２１の第１コイルエンド部２１ｂから軸方向に延びる第１端末２１ｄは、周方向の第２方向に６スロット離れたスロット１４の第２層に挿入されたコイルセグメント２１の第１コイルエンド部２１ｂから軸方向に延びる第１端末２１ｄに接続される。スロット１４の第１層に挿入されたコイルセグメント２１の第２コイルエンド部２１ｃから軸方向に延びる第２端末２１ｅは、周方向の第１方向に６スロット離れたスロット１４の第２層に挿入されたコイルセグメント２１の第２コイルエンド部２１ｃから軸方向に延びる第２端末２１ｅに接続される。これにより、スロット１４の第１層と第２層とに挿入されているすべてのコイルセグメント２１が接続される。
【００２６】
ここで、スロット１４の奇数の層に挿入されているコイルセグメント２１の第１端末２１ｄは、コイルセグメント２１が挿入されているスロット１４から周方向の第２方向に３スロット分変位した位置で、第１コイルエンド部２１ｂの先端から軸方向の第１方向に延びている。スロット１４の偶数の層に挿入されているコイルセグメント２１の第１端末２１ｄは、コイルセグメント２１が挿入されているスロット１４から周方向の第１方向に３スロット分変位した位置で、第１コイルエンド部２１ｂの先端から軸方向の第１方向に延びている。スロット１４の奇数の層に挿入されているコイルセグメント２１の第２端末２１ｅは、コイルセグメント２１が挿入されているスロット１４から周方向の第１方向に３スロット分変位した位置で、第２コイルエンド部２１ｃの先端から軸方向の第２方向に延びている。スロット１４の偶数の層に挿入されているコイルセグメント２１の第２端末２１ｅは、コイルセグメント２１が挿入されているスロット１４から周方向の第２方向に３スロット分変位した位置で、第２コイルエンド部２１ｃの先端から軸方向の第２方向に延びている。
【００２７】
このようにして、（１＋６（ｎ−１））番のスロット１４の群の第１層と第２層とに挿入されているコイルセグメント２１が直列に接続され、２本の１ターンの波巻き巻線が得られる。（２＋６（ｎ−１））番のスロット１４の群の第１層と第２層とに挿入されているコイルセグメント２１が直列に接続され、２本の１ターンの波巻き巻線が得られる。（３＋６（ｎ−１））番のスロット１４の群の第１層と第２層とに挿入されているコイルセグメント２１が直列に接続され、２本の１ターンの波巻き巻線が得られる。（４＋６（ｎ−１））番のスロット１４の群の第１層と第２層とに挿入されているコイルセグメント２１が直列に接続され、２本の１ターンの波巻き巻線が得られる。（５＋６（ｎ−１））番のスロット１４の群の第１層と第２層とに挿入されているコイルセグメント２１が直列に接続され、２本の１ターンの波巻き巻線が得られる。（６＋６（ｎ−１））番のスロット１４の群の第１層と第２層とに挿入されているコイルセグメント２１が直列に接続され、２本の１ターンの波巻き巻線が得られる。但し、ｎは１以上の整数である。
【００２８】
スロット１４の第３層と第４層とに挿入されているすべてのコイルセグメント２１が、同様に接続される。スロット１４の第５層と第６層とに挿入されているすべてのコイルセグメント２１が、同様に接続される。スロット１４の第７層と第８層とに挿入されているすべてのコイルセグメント２１が、同様に接続される。
【００２９】
固定子鉄心１１の軸方向の第１方向においては、第１層と第２層のコイルセグメント２１の第１端末２１ｄ同士の溶接部１６ａと、第３層と第４層のコイルセグメント２１の第１端末２１ｄ同士の溶接部１６ｂと、第５層と第６層のコイルセグメント２１の第１端末２１ｄ同士の溶接部１６ｃと、第７層と第８層のコイルセグメント２１の第１端末２１ｄ同士の溶接部１６ｄとが、径方向に１列に並んで配列されている。つまり、溶接部１６ａ−１６ｄにより接続された第１コイルエンド部２１ｂの４対が径方向に配列されている。このように径方向に並んだ第１コイルエンド部２１ｂの４対を、１スロットピッチで周方向に配列して、軸方向の第１方向のコイルエンド２０ａが構成される。また、径方向に１列に並んだ溶接部１６ａ−１６ｄにおいては、図３に示されるように、溶接部１６ａ−１６ｄの軸方向高さが同じである。ここで、溶接部１６ａ−１６ｄの軸方向高さとは、固定子鉄心１１の軸方向の第１方向の端面から溶接部１６ａ−１６ｄの軸方向の第１方向の先端面までの距離である。
【００３０】
固定子鉄心１１の軸方向の第２方向においては、第１層と第２層のコイルセグメント２１の第２端末２１ｅ同士の溶接部１６ｅと、第３層と第４層のコイルセグメント２１の第２端末２１ｅ同士の溶接部１６ｆと、第５層と第６層のコイルセグメント２１の第２端末２１ｅ同士の溶接部１６ｇと、第７層と第８層のコイルセグメント２１の第２端末２１ｅ同士の溶接部１６ｈとが、径方向に１列に並んで配列されている。つまり、溶接部１６ｅ−１６ｈにより接続された第２コイルエンド部２１ｃの４対が径方向に配列されている。このように径方向に並んだ第２コイルエンド部２１ｃの４対を、１スロットピッチで周方向に配列して、軸方向の第２方向のコイルエンド２０ｂが構成される。また、径方向に１列に並んだ溶接部１６ｅ−１６ｈにおいては、図３に示されるように、溶接部１６ｅ−１６ｈの軸方向高さが同じである。ここで、溶接部１６ｅ−１６ｈの軸方向高さとは、固定子鉄心１１の軸方向の第２方向の端面から溶接部１６ｅ−１６ｈの軸方向の第２方向の先端面までの距離である。
【００３１】
ここで、コイルセグメント２１の第１端末２１ｄの形状を図５から図８を用いて説明する。図５は、この発明の実施の形態１に係る固定子における固定子コイルを構成するコイルセグメントの第１端末周りを示す斜視図、図６は、この発明の実施の形態１に係る固定子における固定子コイルを構成するコイルセグメントの第１端末周りを周方向から見た側面図、図７は、この発明の実施の形態１に係る固定子における固定子コイルを構成するコイルセグメントの第１端末を軸方向から見た端面図、図８は、この発明の実施の形態１に係る固定子における固定子コイルを構成するコイルセグメントの実施態様の第１端末を軸方向から見た端面図である。
【００３２】
コイルセグメント２１は、銅、アルミニウムなどからなる断面矩形の導体部２２と、導体部２２の４側面に被覆された絶縁被膜２３と、を備える。第１端末２１ｄは、第１コイルエンド部２１ｂ側の絶縁膜被覆部２４と、絶縁膜被覆部２４から第１コイルエンド部２１ｂと反対方向に延びる絶縁膜剥離部２５と、を備える。絶縁膜被覆部２４と絶縁膜剥離部２５との境界部には、段差が生じている。固定子鉄心１１のスロット１４に装着されたコイルセグメント２１の第１端末２１ｄは、図５から図７に示されるように、軸方向に延びており、断面矩形の絶縁膜被覆部２４の相対する一対の側面が周方向を向き、相対するもう一対の側面が径方向を向いている。絶縁膜剥離部２５は、絶縁膜被覆部２４側の１段目剥離部２５ａと、１段目剥離部２５ａから絶縁膜被覆部２４と反対側に延びる２段目剥離部２５ｂと、を備える。１段目剥離部２５ａの径方向の第１面２５ａａおよび第２面２５ａｂおよび２段目剥離部２５ｂの径方向の第２面２５ｂｂは、接平面Ｐと平行な平面である。２段目剥離部２５ｂの径方向の第２面２５ｂｂは、１段目剥離部２５ａの径方向の第２面２５ａｂに対して、径方向の第１方向に変位している。１段目剥離部２５ａの周方向の第１面２５ａｃおよび２段目剥離部２５ｂの周方向の第１面２５ｂｃは、１段目剥離部２５ａの径方向の第１面２５ａａおよび第２面２５ａｂと直交する平面であり、面一となっている。１段目剥離部２５ａの周方向の第２面２５ａｄおよび２段目剥離部２５ｂの周方向の第２面２５ｂｄは、１段目剥離部２５ａの径方向の第１面２５ａａおよび第２面２５ａｂと直交する平面であり、面一となっている。ここで、接平面Ｐは、固定子鉄心１１の軸心を中心軸とする円筒面の第１端末２１ｄの周方向の中央位置における接平面である。また、径方向の第１方向は、径方向の内径方向であり、径方向の第２方向は、径方向の外径方向である。
【００３３】
２段目剥離部２５ｂの径方向の第１面２５ｂａは、図７に示されるように、接平面Ｐと角度θで交差する平面、すなわち傾斜面である。２段目剥離部２５ｂの径方向の第１面２５ｂａと接平面Ｐとの交線は、軸方向と平行である。２段目剥離部２５ｂの径方向の第１面２５ｂａの２段目剥離部２５ｂの周方向の第１面２５ｂｃとの交線である第１エッジ部６１は、１段目剥離部２５ａの径方向の第１面２５ａａと周方向の第１面２５ａｃとの交線に一致している。２段目剥離部２５ｂの径方向の第１面２５ｂａの２段目剥離部２５ｂの周方向の第２面２５ｂｄとの交線である第２エッジ部６２は、１段目剥離部２５ａの径方向の第１面２５ａａと周方向の第２面２５ａｄとの交線に対して、径方向の第１方向に変位している。第１エッジ部６１は、絶縁膜被覆部２４の径方向の第１面２４ａに対してｄ１だけ径方向の第２方向に引っ込んでいる。第２エッジ部６２は、絶縁膜被覆部２４の径方向の第１面２４ａに対してｄ２だけ径方向の第１方向に突出している。ここで、引っ込み量ｄ１と突出量ｄ２とが等しくなっている。
【００３４】
なお、図８に示されるように、２段目剥離部２５ｂの径方向の第１面２５ｂａの第１エッジ部６１を滑らかなＲ面、すなわちフィレットに形成してもよい。
【００３５】
ここで、図５から図８に示される第１端末２１ｄは、スロット１４の第２層、第４層、第６層、および第８層、すなわち偶数の層に挿入されるコイルセグメント２１の第１端末２１ｄである。スロット１４の第１層、第３層、第５層、および第７層、すなわち奇数の層に挿入されるコイルセグメント２１の第１端末２１ｄは、２段目剥離部２５ｂの径方向の第１面２５ｂａおよび径方向の第２面２５ｂｂが異なる点を除いて、スロット１４の偶数の層に挿入されるコイルセグメント２１の第１端末２１ｄと同様に構成されている。スロット１４の奇数の層に挿入されるコイルセグメント２１の第１端末２１ｄでは、２段目剥離部２５ｂの径方向の第２面２５ｂｂが接平面Ｐと角度θで交差する傾斜面となっており、接合対向面となる。また、２段目剥離部２５ｂの径方向の第１面２５ｂａは、１段目剥離部２５ａの径方向の第１面２５ａａと平行な平面であって、径方向の第１面２５ａａに対して、径方向の第２方向に変位している。
【００３６】
このように、スロット１４の偶数の層に挿入されるコイルセグメント２１の第１端末２１ｄにおいては、２段目剥離部２５ｂの径方向の第１面２５ｂａが接合対向面となる。スロット１４の奇数の層に挿入されるコイルセグメント２１の第１端末２１ｄにおいては、２段目剥離部２５ｂの径方向の第２面２５ｂｂが接合対向面となる。
なお、コイルセグメント２１の第２端末２１ｅは、第１端末２１ｄと同様に構成されているので、その説明を省略する。
【００３７】
つぎに、固定子１０の製造方法を図９から図２２を用いて説明する。図９は、この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における切り出された導体の断面図、図１０から図１２は、それぞれ、この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における導体の端末の絶縁被膜除去工程を説明する図、図１３は、この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における絶縁被膜除去工程後の導体の端末周りを示す要部側面図、図１４は、この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における導体の接合対向面形成工程を説明する図、図１５は、この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法におけるコイルセグメントを固定子鉄心に挿入する方法を説明する展開図、図１６は、この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法におけるコイルセグメントがスロットに挿入されている状態を示す縦断面図、図１７は、この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法におけるコイルセグメントが１つのスロットに挿入されている状態を軸方向から見た端面図、図１８および図１９は、それぞれ、この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における第１コイルエンド部の曲げ工程を説明する展開図、図２０は、この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における第１コイルエンド部が曲げ成形された状態を示す展開図、図２１は、この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における第２コイルエンド部が曲げ成形された状態を示す展開図、図２２は、この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における溶接工程を説明する側面図である。なお、図２２では、便宜上、接合対象となる２本の第１端末のみを示している。
【００３８】
まず、コイルセグメント２１の作製方法を説明する。
【００３９】
導体３０の切り出し工程において、銅、アルミニウムなどの裸線にエナメル樹脂などの絶縁材料を被覆して作製された連続導体線から、既定の長さの直線状の導体３０が切り出される。切り出された導体３０は、図９に示されるように、導体３０の長さ方向と直交する断面が矩形の導体部２２と、導体部２２の４側面に被覆された絶縁被膜２３と、を備える。
【００４０】
ついで、絶縁被膜除去工程において、切り出された導体３０の両端部の既定の範囲の絶縁被膜２３が除去される。絶縁被膜除去工程では、まず、図１０に示されるように、導体３０の第１端部が下金型４２に設置される。ついで、上金型４１が、図１０中矢印で示される方向に移動される。これにより、図１１に示されるように、導体３０の第１端部の相対する２面の既定の範囲に被覆されている絶縁被膜２３が除去される。相対する絶縁被膜除去面は、平行な平坦面である。
【００４１】
ついで、導体３０を９０度回転させて、図１２に示されるように、導体３０の第１端部が下金型４２に設置される。ついで、同様に、上金型４１が移動され、導体３０の第１端部の相対する残る２面の既定の範囲に被覆されている絶縁被膜２３が除去される。相対する残る絶縁被膜除去面は、平行な平坦面である。また、導体３０の第１端部の既定の範囲の導体部２２の４側面の一部が絶縁被膜２３とともに除去される。
ついで、導体３０の第２端部の４面に被覆されている絶縁被膜２３が同様に除去される。これにより、図１３に示されるように、両端部の絶縁被膜２３が除去された導体３１が作製される。
【００４２】
ついで、接合対向面形成工程において、絶縁被膜２３が除去された導体３１の両端部に接合対向面が成形される。接合対向面形成工程では、導体３１の第１端部が、上金型４３および下金型４４に挟み込まれて加圧される。このとき、凸部４３ａが上金型４３の２段目剥離部に対応する領域に形成されている。底面を平坦な傾斜面とする凹部４４ａが下金型４４の２段目剥離部に対応する領域に形成されている。これにより、導体３１の２段目剥離部に対応する領域が塑性変形される。そして、上金型４３および下金型４４の面形状が導体３１の第１端部に転写される。凹部４４ａの底面の面形状が転写された部分が、傾斜面からなる接合対向面となる。これにより、図１４に示されるように、導体３１の第１端部に絶縁膜被覆部２４および絶縁膜剥離部２５を備える第１端末２１ｄが形成される。
【００４３】
ついで、導体３１の第２端部が上金型４３および下金型４４に挟み込まれて加圧され、上金型４３および下金型４４の面形状が導体３１の第２端部に転写される。これにより、絶縁膜被覆部２４および絶縁膜剥離部２５を備える第１端末２１ｄおよび第２端末２１ｅが形成されたコイルセグメント２１が作製される。このように作製されたコイルセグメント２１が接合対向面を径方向の第１方向に向くようにスロット１４に挿入された場合に、接合対向面が径方向の第１面２５ｂａとなる。また、コイルセグメント２１が接合対向面を径方向の第２方向に向くようにスロット１４に挿入された場合に、接合対向面が径方向の第２面２５ｂｂとなる。
【００４４】
ここで、上金型４３および下金型４４による挟み込みにより接合対向面を形成する場合、上金型４３および下金型４４の移動方向と直交する方向に、導体部２２が広がる。そこで、導体３０の４側面の絶縁被膜を除去した後に接合対向面形成工程を行う方法では、接合対向面形成工程において、導体部２２の両側部に金型を配置し、導体部２２の広がりを阻止する。このとき、塑性変形した導体部２２は、両側部に配置された金型により固定された状態となる。そこで、導体部２２の両側部に配置された金型を可動式として、導体部２２を塑性変形した後、可動式の金型を開いてコイルセグメント２１を取り出すことになる。あるいは、導体部２２の両側部に配置された金型を固定式とし、コイルセグメント２１に荷重を加えて、コイルセグメント２１を金型から取り出すことになる。
【００４５】
一方、導体３０の相対する２側面の絶縁被膜を除去した後に接合対向面形成工程を行い、ついで導体３０の相対する残る２側面の絶縁被膜を除去することもできる。そこで、導体３０の相対する残る２側面の絶縁被膜を除去する際に、接合対向面形成工程において広がった導体部２２の広がり部も同時に除去される。これにより、導体部２２の広がりを阻止する金型を導体部２２の両側部に配置する必要がなくなり、金型を簡素な構成とすることができる。なお、導体３０の相対する残る２側面の絶縁被膜を除去する際に、導体３０を受ける下金型４４の面あるいは導体３０を上から押さえておくストリッパープレートの導体３０に当たる面を接合対向面の傾斜面形状に合わせる必要がある。
【００４６】
このように作製されたコイルセグメント２１をスロット１４に挿入するに先だって、インシュレータ１５がスロット１４のそれぞれに装着される。ついで、図１５および図１６に示されるように、固定子鉄心１１の軸方向の第１方向から各スロット１４にコイルセグメント２１が８本ずつ挿入される。８本のコイルセグメント２１は、直線部２１ａの側面同士が接する状態で各スロット１４に径方向に１列に並んで収納されている。このとき、スロット１４の第１層、第３層、第５層および第７層の奇数の層には、接合対向面が径方向の第２方向に向くようにコイルセグメント２１が挿入される。また、スロット１４の第２層、第４層、第６層および第８層の偶数の層には、接合対向面が径方向の第１方向に向くようにコイルセグメント２１が挿入される。これにより、図１７に示されるように、スロットの奇数の層に挿入されているコイルセグメント２１の第１端末２１ｄとスロットの偶数の層に挿入されているコイルセグメント２１の第１端末２１ｄとが、径方向に重なった状態で径方向に１列に配列されている。このとき、スロットの奇数の層に挿入されているコイルセグメント２１の絶縁膜被覆部２４の径方向の第２面とスロットの偶数の層に挿入されているコイルセグメント２１の絶縁膜被覆部２４の径方向の第１面とが、相対した状態で接触している。さらに、スロット１４の奇数の層に収納されているコイルセグメント２１の２段目剥離部２５ｂの径方向の第２面２５ｂｂと、スロット１４の偶数の層に収納されているコイルセグメント２１の２段目剥離部２５ｂの径方向の第１面２５ｂａとが、相対する状態で接触している。つまり、径方向に重ねられた第１端末２１ｄは、第１端末２１ｄの周方向の中央位置における接触している絶縁膜被覆部２４の径方向の第１面および第２面と接平面Ｐとの交線に対して２回対称となっている。
【００４７】
ついで、固定子鉄心１１の各スロット１４の奇数の層のそれぞれから軸方向の第１方向に突出するコイルセグメント２１の第１コイルエンド部２１ｂに曲げ工程が施される。曲げ工程では、円筒状のコイルエンド成形治具７０が用いられる。コイルエンド成形治具７０は、図示されていないが、同心状に配列された８つの環状部材を備えている。各環状部材には、穴７０ａが同一円周上に１スロットピッチでスロット１４の個数分形成されている。８つの環状部材は、スロット１４内のコイルセグメント２１の挿入位置である８層のそれぞれに対応する形状に形成されている。各環状部材は、独立して中心軸周りに回転可能となっている。そして、図１８に示されるように、コイルエンド成形治具７０が、固定子鉄心１１の軸方向の第１方向の外方に配置される。これにより、各環状部材に形成されている穴７０ａが、スロット１４の対応する層に収納されているコイルセグメント２１の第１端末２１ｄの軸方向の第１方向の外方に位置する。ついで、コイルエンド成形治具７０が固定子鉄心１１の方向に移動される。これにより、図１９に示されるように、スロット１４の各層に挿入されているコイルセグメント２１の第１端末２１ｄが、対応する穴７０ａに嵌め込まれる。ついで、図１９に矢印で示されるように、コイルエンド成形治具７０の奇数の層の環状部材が周方向の第２方向に回転され、偶数の層の環状部材が周方向の第１方向に回転される。
【００４８】
これにより、スロット１４の奇数の層のそれぞれに収納されているコイルセグメント２１の第１コイルエンド部２１ｂが、根元部で曲げられて周方向の第２方向に傾斜される。同時に、スロット１４の偶数の層のそれぞれに収納されているコイルセグメント２１の第１コイルエンド部２１ｂが、根元部で曲げられて周方向の第１方向に傾斜される。
【００４９】
その結果、図２０に示されるように、スロット１４の奇数の層のそれぞれに収納されているコイルセグメント２１の第１端末２１ｄが、周方向の第２方向に６スロット離れたスロット１４の偶数の層のそれぞれに収納されているコイルセグメント２１の第１端末２１ｄと径方向に重なる。そして、スロット１４の奇数の層のそれぞれに収納されているコイルセグメント２１の第１端末２１ｄの２段目剥離部２５ｂの径方向の第２面２５ｂｂが、周方向の第２方向に６スロット離れたスロット１４の偶数の層のそれぞれに収納されているコイルセグメント２１の第１端末２１ｄの２段目剥離部２５ｂの径方向の第１面２５ｂａと相対して接した状態となる。
【００５０】
ついで、図示していないが、コイルエンド成形治具７０を用いて、固定子鉄心１１の各スロット１４から軸方向の第２方向に突出するコイルセグメント２１の第２コイルエンド部２１ｃに曲げ工程が施される。その結果、図２１に示されるように、スロット１４の奇数の層のそれぞれに収納されているコイルセグメント２１の第２端末２１ｅが、周方向の第１方向に６スロット離れたスロット１４の偶数の層のそれぞれに収納されているコイルセグメント２１の第２端末２１ｅと径方向に重なる。そして、スロット１４の奇数層のそれぞれに収納されているコイルセグメント２１の第２端末２１ｅの２段目剥離部２５ｂの径方向の第２面２５ｂｂが、周方向の第１方向に６スロット離れたスロット１４の偶数の層のそれぞれに収納されているコイルセグメント２１の第２端末２１ｅの２段目剥離部２５ｂの径方向の第１面２５ｂａと相対して接した状態となる。
【００５１】
溶接工程では、図２２に示されるように、レーザ照射ヘッド５１が、固定子鉄心１１の軸方向の第１方向の外方に配置される。ついで、レーザ光５２が径方向に重なっている第１端末２１ｄの２段目剥離部２５ｂの対に軸方向から照射される。そして、径方向に重なっている２段目剥離部２５ｂの対が、接合対向面である径方向の第１面２５ｂａと第２面２５ｂｂとが相対して接した状態で溶融されて接合される。これにより、径方向に重なっている第１端末２１ｄ同士が接合される。同様に、固定子鉄心１１の軸方向の第２方向において、径方向に重なっている第２端末２１ｅ同士が接合される。これにより、径方向に重なっている第２端末２１ｅ同士が接合される。このようにして、スロット１４内の径方向位置がコイルセグメント２１の１本分だけずれているコイルセグメント２１の対が接続される。
【００５２】
このように、レーザ光５２が照射される２段目剥離部２５ｂの対は、接合対向面である径方向の第１面２５ｂａと第２面２５ｂｂとが相対して接しているので、２段目剥離部２５ｂの対の接合対向面間に隙間がない。これにより、溶け別れなどの溶接不良の発生が抑制される。さらに、レーザ光５２が絶縁膜被覆部２４の絶縁被膜２３に到達しないので、レーザ光５２による絶縁被膜２３の損傷発生を抑制できる。
【００５３】
ここで、実施の形態１では、レーザ溶接により、第１端末２１ｄ同士、および第２端末２１ｅ同士を接合しているが、ＴＩＧ溶接、アーク溶接などを用いてもよい。溶接部において、接合対向面である径方向の第１面２５ｂａと第２面２５ｂｂとが隙間なく合わさっているので、ＴＩＧ溶接、アーク溶接を用いても、溶け別れなどの溶接不良の発生が抑制される。
【００５４】
つぎに、第１端末２１ｄおよび第２端末２１ｅにおける接合対向面の面形状による効果を、第１端末２１ｄを用いて説明する。図２３は、この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における第１コイルエンド部の曲げ工程前の第１端末の配列状態を軸方向から見た端面図、図２４から図２７は、それぞれ、この発明の実施の形態１に係る固定子の製造方法における第１コイルエンド部の曲げ工程中の第１端末の動きを説明するための端面図である。なお、図２３では、便宜上、スロット１４の第１層と第２層とに挿入されているコイルセグメント２１の第１端末２１ｄのみを示している。図２４から図２７では、便宜上、スロット１４の第１層と第２層とに挿入されている２本のコイルセグメント２１の第１端末２１ｄのみを示している。図２３から図２７において、周方向の第１方向が曲げ工程中の第２層の第１端末２１ｄの移動方向であり、周方向の第２方向が曲げ工程中の第１層の第１端末２１ｄの移動方向である。
【００５５】
第１コイルエンド部の曲げ工程前の状態では、径方向に重なり合う２本のコイルセグメント２１の第１端末２１ｄは、第１層の２段目剥離部２５ｂの径方向の第２面２５ｂｂと第２層の２段目剥離部２５ｂの径方向の第１面２５ｂａとが相対して接している。図２３に示されるように、径方向の第１面２５ｂａと径方向の第２面２５ｂｂとが接している２段目剥離部２５ｂの対が、１スロットピッチで周方向に配列されている。このとき、相対して接している径方向の第１面２５ｂａおよび径方向の第２面２５ｂｂは、図７に示されるように、接平面Ｐに対して角度θで交差する傾斜面となっている。
【００５６】
第１層の２段目剥離部２５ｂの径方向の第２面２５ｂｂの周方向の第２方向、すなわち移動方向の前方に位置する第１エッジ部６１は、第１層の絶縁膜被覆部２４の径方向の第２方向の側面から径方向の第１方向に引っ込んでいる。つまり、第１層の２段目剥離部２５ｂの径方向の第２面２５ｂｂは、接合対象である第２層の第１端末２１ｄを有するコイルセグメント２１が挿入されているスロット１４の方向に向かって径方向の第１方向に変位する傾斜面となっている。また、第２層の２段目剥離部２５ｂの径方向の第１面２５ｂａの周方向の第１方向、すなわち移動方向の前方に位置する第１エッジ部６１は、第２層の絶縁膜被覆部２４の径方向の第１方向の側面から径方向の第２方向に引っ込んでいる。つまり、第２層の２段目剥離部２５ｂの径方向の第１面２５ｂａは、接合対象である第１層の第１端末２１ｄを有するコイルセグメント２１が挿入されているスロット１４の方向に向かって径方向の第２方向に変位する傾斜面となっている。
【００５７】
そこで、曲げ工程において、第１層の第１端末２１ｄが周方向の第２方向に移動し、第２層の第１端末２１ｄが周方向の第１方向に移動する。そして、第１層の第１端末２１ｄは、曲げ工程中に、３本の第２層の第１端末２１ｄとすれ違うことになる。
【００５８】
第１層の第１端末２１ｄは、図２４に示されるように、径方向の位置を変えることなく周方向の第２方向に移動する。そして、図２５に示されるように、第１層の第１端末２１ｄの２段目剥離部２５ｂの径方向の第２面２５ｂｂが、第２層の第１端末２１ｄの２段目剥離部２５ｂの径方向の第１面２５ｂａに接する。そして、第１層の第１端末２１ｄは、図２６に示されるように、２段目剥離部２５ｂの径方向の第２面２５ｂｂが第２層の第１端末２１ｄの２段目剥離部２５ｂの径方向の第１面２５ｂａ上をスライド移動しながら、周方向の第２方向に移動する。このとき、第１層の第１端末２１ｄは弾性変形して径方向の第１方向に撓み、第２層の第１端末２１ｄは弾性変形して径方向の第２方向に撓む。そして、図２７に示されるように、第１層の２段目剥離部２５ｂの径方向の第２面２５ｂｂが第２層の２段目剥離部２５ｂの径方向の第１面２５ｂａを擦り抜けると、撓んでいた第１層の第１端末２１ｄおよび第２層の第１端末２１ｄが元の径方向の位置に戻る。
【００５９】
実施の形態１では、相対して接する接合対向面としての径方向の第１面２５ｂａおよび径方向の第２面２５ｂｂが、接平面Ｐに対して角度θで交差する傾斜面となっている。そして、相対して接する接合対向面としての径方向の第１面２５ｂａおよび径方向の第２面２５ｂｂの移動方向前方の第１エッジ部６１が、相対して接する絶縁膜被覆部２４の側面に対して引っ込んでいる。したがって、第１コイルエンド部２１ｂの曲げ工程において、接合対向面としての径方向の第１面２５ｂａおよび径方向の第２面２５ｂｂの第１エッジ部６１同士の引っ掛りが回避される。これにより、第１端末２１ｄの曲がりの発生が抑制される。さらに、接合対向面としての径方向の第１面２５ｂａおよび径方向の第２面２５ｂｂの第１エッジ部６１が削られることによる第１端末２１ｄの欠けの発生が抑制される。
なお、第２端末２１ｅにおいても、同様の効果が得られる。
【００６０】
ここで、径方向の第１面２５ｂａおよび径方向の第２面２５ｂｂの接合対向面同士が滑らかにスライド移動できるためには、接合対向面の摩擦係数にもよるが、接合対向面が接平面Ｐと交差する角度θは、０度より大きく、４５度以下に設定することがよい。
【００６１】
実施の形態２．
図２８は、この発明の実施の形態２に係る固定子における固定子コイルを構成するコイルセグメントの第１端末周りを示す斜視図、図２９は、この発明の実施の形態２に係る固定子における固定子コイルを構成するコイルセグメントの第１端末を軸方向から見た端面図である。
【００６２】
コイルセグメント２１Ａは、第１端末２１ｄの接合対向面が異なる点で、コイルセグメント２１と相違している。つまり、コイルセグメント２１の第１端末２１ｄの接合対向面が単一の傾斜面であるのに対し、コイルセグメント２１Ａの第１端末２１ｄの接合対向面は、周方向に連なる３つの傾斜面から構成されている。コイルセグメント２１Ａの第１端末２１ｄの接合対向面は、実施の形態１と同様に、絶縁膜除去後、あるいは絶縁膜剥離工程内で金型により形成される。また、固定子の製造方法は、上記実施の形態１と同様である。
【００６３】
図２８および図２９に示されるコイルセグメント２１Ａは、スロット１４の偶数の層に挿入されるコイルセグメントである。コイルセグメント２１Ａの第１端末２１ｄの接合対応面は、第１コイルエンド部２１ｂの曲げ方向である周方向の第１方向に向かって第１傾斜面３５、第２傾斜面３６および第３傾斜面３７の順に配列された連なる３つの傾斜面に構成されている。
【００６４】
第１傾斜面３５および第３傾斜面３７は、互いに平行な傾斜面であり、接平面Ｐに対して角度θ１で交差している。第１傾斜面３５および第３傾斜面３７において、第１コイルエンド部２１ｂの曲げ方向である周方向の第１方向の端部である第１エッジ部は、絶縁膜被覆部２４の径方向の第１面２４ａに対して径方向の第２方向に引っ込んでいる。また、周方向の第２方向の端部である第２エッジ部が絶縁膜被覆部２４の径方向の第１面２４ａに対して径方向の第１方向に突出している。つまり、第１傾斜面３５および第３傾斜面３７は、周方向の第１方向に向かって径方向の第２方向に変位する傾斜面である。
【００６５】
第２傾斜面３６は、接平面Ｐに対して角度θ２で交差する傾斜面である。角度θ２は角度θ１より大きい。第２傾斜面３６において、第１コイルエンド部２１ｂの曲げ方向である周方向の第１方向の端部である第１エッジ部は、絶縁膜被覆部２４の径方向の第１面２４ａに対して径方向の第１方向に突出している。また、周方向の第２方向の端部である第２エッジ部が絶縁膜被覆部２４の径方向の第１面２４ａに対して径方向の第２方向に引っ込んでいる。つまり、第２傾斜面３６は、周方向の第１方向に向かって径方向の第１方向に変位する傾斜面である。
【００６６】
なお、スロット１４内の奇数の層に挿入されているコイルセグメント２１Ａは、スロット１４内の偶数の層に挿入されているコイルセグメント２１Ａの第１端末２１ｄの接合対向面を径方向の第２方向に向けたものである。つまり、スロット１４内の奇数の層に挿入されているコイルセグメント２１Ａの第１端末２１ｄの絶縁膜剥離部２５の接合対向面は、第１コイルエンド部２１ｂの周方向の曲げ方向である周方向の第２方向に向かって第１傾斜面３５、第２傾斜面３６および第３傾斜面３７の順に配列されている。
【００６７】
実施の形態２においても、スロットの奇数の層に挿入されているコイルセグメント２１Ａの第１端末２１ｄとスロットの偶数の層に挿入されているコイルセグメント２１Ａの第１端末２１ｄとが、径方向に重なった状態で径方向に１列に配列されている。スロットの奇数の層に挿入されているコイルセグメント２１Ａの絶縁膜被覆部２４の径方向の第２面２４ｂとスロットの偶数の層に挿入されているコイルセグメント２１Ａの絶縁膜被覆部２４の径方向の第１面２４ａとが、相対した状態で接触している。さらに、スロット１４の奇数の層に収納されているコイルセグメント２１Ａの２段目剥離部２５ｂの径方向の第２方向に位置する接合対向面と、スロット１４の偶数の層に収納されているコイルセグメント２１Ａの２段目剥離部２５ｂの径方向の第１方向に位置する接合対向面とが、相対する状態で接触している。つまり、径方向に重ねられた第１端末２１ｄは、第１端末２１ｄの周方向の中央位置における接触している絶縁膜被覆部２４の径方向の第１面２４ａおよび第２面２４ｂと接平面Ｐとの交線に対して２回対称となっている。
【００６８】
したがって、実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
実施の形態２では、周方向に連なる第１傾斜面３５、第２傾斜面３６および第３傾斜面３７で構成される接合対向面が金型による塑性変形で形成されている。これにより、スプリングバックにより、塑性変形の方向と逆向きの戻り力が第１端末２１ｄに生じる。そこで、接合対向面同士を接触させた際に、スプリングバックが接合対向面同士を押し付けあうように作用し、接合対向面同士が強固に噛み合うことになる。その結果、接合対向面同士を噛み合わせるだけで、接合対象のコイルセグメント２１Ａの第１端末２１ｄ同士が周方向の位置を揃えて径方向に重ねられる。そこで、コイルセグメント２１Ａの第１端末２１ｄを径方向に重ねる際に、第１端末２１ｄを位置決めするための治具が不要となる。また、接合対向面同士が強固に噛み合うので、安定した溶接を行うことができる。
【００６９】
また、溶接時のスパッタおよび熱による溶接部周辺の絶縁被膜にダメージが生じるおそれがある。実施の形態２では、第１端末２１ｄを位置決めするための治具が不要となるので、スパッタおよび熱から絶縁被膜を保護する治具のみを用意すれば良い。したがって、溶接工程での治具構成が簡素化される。
【００７０】
なお、実施の形態２においても、接合対向面の第１傾斜面３５および第３傾斜面３７の接平面Ｐとなす角度θ１は、０度より大きく、４５度以下に設定することがよい。第２傾斜面３６の接平面Ｐとなす角度θ２は、角度θ１より大きくすることがよく、成形が可能であれば、９０度より大きくしてもよい。
【００７１】
また、上記実施の形態２では、接合対向面が周方向につらなる３つの傾斜面により構成されているが、接合対向面は、周方向に連なる奇数個の傾斜面であればよく、例えば５つの傾斜面でもよい。この場合、奇数番目の傾斜面は、互いに平行である。偶数番目の傾斜面が接平面となす角度は、奇数番目の傾斜面が接平面となす角度より大きい。そして、偶数の層の接合対向面の奇数番目の傾斜面は、接続対象のコイルエンドが挿入されているスロットに向かう方向に向かって径方向の第２方向に変位する傾斜面である。偶数の層の接合対向面の偶数番目の傾斜面は、接続対象のコイルエンドが挿入されているスロットに向かう方向に向かって径方向の第１方向に変位する傾斜面である。そして、奇数の層の接合対向面の奇数番目の傾斜面は、接続対象のコイルエンドが挿入されているスロットに向かう方向に向かって径方向の第１方向に変位する傾斜面である。奇数の層の接合対向面の偶数番目の傾斜面は、接続対象のコイルエンドが挿入されているスロットに向かう方向に向かって径方向の第２方向に変位する傾斜面である。
【００７２】
実施の形態３．
図３０は、この発明の実施の形態３に係る固定子を示す展開図、図３１は、この発明の実施の形態３に係る固定子におけるコイルセグメントを示す平面図、図３２は、この発明の実施の形態３に係る固定子におけるスロットに挿入されているコイルセグメントの配列状体を説明する展開図である。なお、図３２では固定子鉄心が省略されている。
【００７３】
図３０において、固定子１０Ａは、固定子鉄心１１と、固定子コイル２０Ａと、を備える。固定子コイル２０Ａは、固定子鉄心１１の各スロット１４に装着された多数のＵ字状のコイルセグメント４０を接続して構成されている。
【００７４】
コイルセグメント４０は、銅、アルミニウムなどの断面矩形の裸線にエナメル樹脂などの絶縁材料を被覆して作製された、Ｕ字状の導体である。コイルセグメント４０は、図３１に示されるように、６スロット離れたスロット１４の対に挿入される一対の直線部４０ａと、一対の直線部４０ａの第１端から延びる一対のコイルエンド部４０ｃと、一対のコイルエンド部４０ｃの先端から延びる第１端末４０ｄおよび第２端末４０ｅと、一対の直線部４０ａの第２端同士を連結する連結部４０ｂと、を備える。連結部４０ｂは、第２端末４０ｅにつながる直線部４０ａを第１端末４０ｄにつながる直線部４０ａに対して導体の径方向の厚さ分、径方向の第２方向に変位させている。第１端末４０ｄは、スロット１４の奇数の層に挿入されるコイルセグメント２１の第１端末２１ｄと同形状に形成されている。第２端末４０ｅは、スロット１４の偶数の層に挿入されるコイルセグメント２１の第１端末２１ｄと同形状に形成されている。
【００７５】
このように構成されたコイルセグメント４０は、固定子鉄心１１の軸方向の第２方向から、６スロット離れたスロット１４の対の第１層と第２層とに挿入される。また、コイルセグメント４０は、固定子鉄心１１の軸方向の第２方向から、６スロット離れたスロット１４の対の第３層と第４層とに挿入される。また、コイルセグメント４０は、固定子鉄心１１の軸方向の第２方向から、６スロット離れたスロット１４の対の第５層と第６層とに挿入される。さらに、コイルセグメント４０は、固定子鉄心１１の軸方向の第２方向から、６スロット離れたスロット１４の対の第７層と第８層とに挿入される。これにより、コイルセグメント４０は、図３２に示されるように、第１層と第２層、第３層と第４層、第５層と第６層、および第７層と第８層とに、１スロットピッチでスロット１４と同数環状に配列される。
【００７６】
各スロット１４の第１層、第３層、第５層および第７層の奇数の層から軸方向の第１方向に突出するコイルエンド部４０ｃは、根元部で曲げられて周方向の第２方向に傾斜される。さらに、第１端末４０ｄは、コイルエンド部４０ｃが奇数の層から突出しているスロット１４から周方向の第２方向に３スロット分シフトした位置で、コイルエンド部４０ｃの先端から軸方向の第１方向に延びている。各スロット１４の第２層、第４層、第６層および第８層の偶数の層から軸方向の第１方向に突出するコイルエンド部４０ｃが、根元部で曲げられて周方向の第１方向に傾斜される。さらに、第２端末４０ｅは、コイルエンド部４０ｃが偶数の層から突出しているスロット１４から周方向の第１方向に３スロット分シフトした位置で、コイルエンド部４０ｃの先端から軸方向の第１方向に延びている。
【００７７】
これにより、スロット１４の第１層に挿入されているコイルセグメント４０の第１端末４０ｄが、周方向の第２方向に６スロット離れたスロット１４の第２層に挿入されているコイルセグメント４０の第２端末４０ｅと径方向に重ねられる。第１端末４０ｄと第２端末４０ｅとは、接合対向面同士が相対して接した状態でレーザ溶接される。同様に、スロット１４の第３層、第５層および第７層に挿入されているコイルセグメント４０の第１端末４０ｄが、周方向の第２方向に６スロット離れたスロット１４の第４層、第６層および第８層に挿入されているコイルセグメント４０の第２端末４０ｅと径方向に重ねられる。そして、第１端末４０ｄと第２端末４０ｅとは、接合対向面同士が相対して接した状態でレーザ溶接される。
【００７８】
実施の形態３では、コイルセグメント４０の第１端末４０ｄと第２端末４０ｅは、コイルセグメント２１の第１端末２１ｄと同形状に形成されている。したがって、実施の形態３においても、溶け別れなどの溶接不良の発生が抑制され、レーザ光５２による絶縁被膜２３の損傷発生を抑制できる。さらに、コイルエンド部４０ｃの曲げ工程において、第１端末４０ｄと第２端末４０ｅとの引っ掛りが回避される。これにより、第１端末４０ｄおよび第２端末４０ｅの曲がり、欠けの発生が抑制される。
【００７９】
なお、上記実施の形態３では、コイルセグメント４０の第１端末４０ｄと第２端末４０ｅは、コイルセグメント２１の第１端末２１ｄと同形状に形成されているが、コイルセグメント４０の第１端末４０ｄと第２端末４０ｅは、コイルセグメント２１Ａの第１端末２１ｄと同形状に形成されてもよい。
【００８０】
また、上記各実施の形態では、固定子コイルがコイルセグメントを接続して形成された複数の波巻き巻線により構成されているが、固定子コイルは、波巻き巻線に限定されず、分布巻巻線であればよく、例えば亀甲形コイルなどの重ね巻き巻線でもよい。
【００８１】
また、上記各実施の形態では、６スロット離れたスロットの対に挿入されているコイルセグメントの端末同士が接続されているが、接合対象のコイルセグメントが挿入されるスロットの対は、６スロット離れたスロットの対に限定されない。つまり、接続されるコイルセグメントが挿入されるスロットの対は、複数スロット離れたスロットの対であればよく、例えば、３スロット離れたスロットの対でもよい。
【００８２】
また、上記各実施の形態では、コイルセグメントの直線部が各スロット内に径方向に１列に配列して８本収納されているが、各スロット内に収納されるコイルセグメントの直線部の本数は２ｍ本（ただし、ｍは１以上の整数）であればよい。
【００８３】
また、上記各実施の形態では、接合対象のコイルセグメントの端末は、それぞれ、直線部が挿入されているスロットから互いに近づく方向に３スロット分シフトして径方向に重なっている。しかし、両端末は、一方が２スロット分、他方が４スロット分互いに近づく方向にシフトして、径方向に重なってもよく、一方のみが６スロット分他方の端末に近づく方向にシフトして径方向に重なってもよい。
【００８４】
また、上記各実施の形態では、スロットが径方向内方に開口するインナーロータ型の回転電機について説明しているが、本発明は、スロットが径方向外方に開口するアウターロータ型の回転電機に適用しても、同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００８５】
１１  固定子鉄心、１４  スロット、２０，２０Ａ  固定子コイル、２１，２１Ａ  コイルセグメント、２１ａ  直線部、２１ｂ  第１コイルエンド部、２１ｃ  第２コイルエンド部、２１ｄ  第１端末、２１ｅ  第２端末、２４  絶縁膜被覆部、２５  絶縁膜剥離部、３０  導体、２５ｂａ  径方向の第１面（接合対向面）、２５ｂｂ  径方向の第２面（接合対向面）、３５  第１傾斜面（接合対向面）、３６  第２傾斜面（接合対向面）、３７  第３傾斜面（接合対向面）、４０  コイルセグメント、４０ａ  直線部、４０ｂ  連結部、４０ｃ  コイルエンド部、４０ｄ  第１端末、４０ｅ  第２端末、Ｐ  接平面。
【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】
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【図１５】
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【図１６】
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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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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