(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びるスロットが周方向に複数設けられた電機子鉄心と、上記スロットに挿入されて上記電機子鉄心に巻装された電機子巻線と、上記スロット内に装着されて上記電機子鉄心と上記電機子巻線とを絶縁するインシュレータとを備えた回転電機の電機子の製造方法において、
両側辺の先端側がそれぞれ外向き屈曲部を境に外向きに折り曲げられて形成された先端外開き状部を有する略Ｕ字状の上記インシュレータを成形する工程と、
素線を所定の巻線状態に成形した巻線アッセンブリを形成する工程と、
上記先端外開き状部が上記スロットの開口部から延出するように上記インシュレータを上記スロットのそれぞれに装着する工程と、
上記巻線アッセンブリを上記スロットの開口部側から上記先端外開き状部をガイドとして上記インシュレータ内に挿入し、その後上記巻線アッセンブリを上記インシュレータとともに上記スロット内に押し込む工程
とを有することを特徴とする回転電機の電機子の製造方法。
【請求項２】
上記インシュレータを成形する工程において、上記先端外開き状部が内向き屈曲部を境にくの字状に成形されることを特徴とする請求項１記載の回転電機の電機子の製造方法。
【請求項３】
上記インシュレータの一方の側辺に形成された上記外向き屈曲部と上記内向き屈曲部の形成位置が、他方の側辺に形成された上記外向き屈曲部と上記内向き屈曲部の形成位置に対して、底部側にシフトされていることを特徴とする請求項２記載の回転電機の電機子の製造方法。
【請求項４】
上記インシュレータの底部の少なくとも一部が、凹状もしくは凸状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回転電機の電機子の製造方法。
【請求項５】
上記インシュレータは複数のスロットが形成された直方体の積層鉄心に装着され、上記巻線アッセンブリが上記インシュレータを装着した上記スロットに挿入された後、上記積層鉄心を円筒状に曲げ、端部同士を突き合わせて溶接一体化されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の回転電機の電機子の製造方法。
【請求項６】
上記巻線アッセンブリは、上記素線が上記スロット内にスロット深さ方向に１列に配列されて収納されるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の回転電機の電機子の製造方法。
【請求項７】
上記巻線アッセンブリは、上記素線に連続導体を用い、所定スロットピッチに配列され、かつ、配列方向と直交する方向に交互に所定量ずれて２列に配列された直線部を、ターン部により連結して波状に成形された第１巻線が、１スロットピッチで上記所定スロット数と同じ本数分配列してなる第１巻線群と、上記素線に連続導体を用い、上記第１巻線に対して反転する波状に成形された第２巻線が、１スロットピッチで上記所定スロット数と同じ本数分配列してなる第２巻線群との対で構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の回転電機の電機子の製造方法。
【請求項８】
上記巻線アッセンブリを複数個重ねて上記スロット内に挿入することを特徴とする請求項７記載の回転電機の電機子の製造方法。
【請求項９】
上記インシュレータを上記スロットに装着する工程と、上記巻線アッセンブリを上記スロット内に挿入する工程とを交互に繰り返し行うことを特徴とする請求項７記載の回転電機の電機子の製造方法。
【請求項１０】
軸方向に延びるスロットが周方向に複数設けられた電機子鉄心と、上記スロットに挿入されて上記電機子鉄心に巻装された電機子巻線と、上記スロット内に装着されて上記電機子鉄心と上記電機子巻線とを絶縁するインシュレータとを備えた回転電機の電機子において、
上記インシュレータは、上記スロットの内壁面と上記電機子巻線との間に介装され、その両側辺のスロット開口側に外向き屈曲部の折れ線がスロット長さ方向に延在していることを特徴とする回転電機の電機子。
【請求項１１】
上記インシュレータは、その両側辺の外向き屈曲部の折れ線のスロット開口側に内向き屈曲部の折れ線がスロット長さ方向に延在していることを特徴とする請求項１０記載の回転電機の電機子。
【請求項１２】
上記インシュレータの一方の側辺における上記外向き屈曲部の折れ線と上記内向き屈曲部の折れ線との形成位置が、他方の側辺における上記外向き屈曲部の折れ線と上記内向き屈曲部の折れ線との形成位置に対してスロット底部側にシフトされており、上記他方の側辺の先端部が上記一方の側辺の先端部のスロット開口部側に位置して重なり合って上記スロット開口部を塞口していることを特徴とする請求項１１記載の回転電機の電機子。
【請求項１３】
上記インシュレータは、上記両側辺の底部側が周方向に膨らんで上記スロットの底部側内壁面に密接していることを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれかに記載の回転電機の電機子。
【請求項１４】
上記電機子巻線は、長尺の素線を所定スロット数離れたスロットに内層と外層とを交互に採るように巻装された１ターンの第１巻線が、１スロットピッチで上記所定スロット数と同じ本数分配列された第１巻線群と、長尺の素線を所定スロット数離れたスロットに内層と外層とを交互に採るように、かつ、上記第１巻線に対して電気角で１８０度ずらして反転巻装された１ターンの第２巻線が、１スロットピッチで上記所定スロット数と同じ本数分配列された第２巻線群との対で、スロット挿入前に一体に構成された少なくとも１組の巻線アッセンブリで構成されていることを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれかに記載の回転電機の電機子。
【請求項１５】
上記電機子巻線は複数組の上記巻線アッセンブリで構成され、上記スロットには上記インシュレータが複数組の上記巻線アッセンブリを上記スロットの内壁面から絶縁するように１つ収納されていることを特徴とする請求項１４記載の回転電機の電機子。
【請求項１６】
上記電機子巻線は複数組の上記巻線アッセンブリで構成され、上記スロットには上記インシュレータが複数組の上記巻線アッセンブリのそれぞれを上記スロットの内壁面から絶縁するように複数個収納されていることを特徴とする請求項１４記載の回転電機の電機子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば内燃機関により駆動される交流発電機等の回転電機に関し、特に、乗用車、トラック等の乗り物に搭載される車両用交流発電機の電機子およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２７は従来の車両用交流発電機の固定子を示す斜視図である。
図２７において、この固定子１は、軸方向に延びるスロット２ａが周方向に所定ピッチで複数形成された円筒状の固定子鉄心２と、固定子鉄心２に巻装された固定子巻線３と、各スロット２ａ内に装着されて固定子鉄心２と固定子巻線３とを電気的に絶縁する略Ｕ字状に成形されたインシュレータ４とを備えている。ここでは、固定子鉄心２には、１組の３相交流巻線に構成された固定子巻線３を収容するように、３６箇所のスロット２ａが形成されている。
【０００３】
つぎに、従来の固定子１の製造方法について図２８乃至図３４を参照しつつ説明する。
まず、磁性材料であるＳＰＣＣ材からなる帯状薄板から凹凸を有する帯状体を作製する。そして、この帯状体を所定枚積層し、その外周部をレーザ溶接して、図２８に示される直方体の積層鉄心５を作製する。この積層鉄心５の一側には、３６個のスロット５ａが形成されている。
また、絶縁被覆された円形断面の銅線材からなる１本の素線６を３スロットピッチで波巻きに所定回数巻回して全体が平坦な形状の巻線アッセンブリ７Ａを作製する。この巻線アッセンブリ７Ａを構成する素線６の巻き始め端および巻き終わり端がそれぞれ口出し線６ａおよび中性点リード線６ｂとなる。さらに、それぞれ１本の素線６を同様に巻回して巻線アッセンブリ７Ｂ、７Ｃを作製する。
ついで、図２９に示されるように、略Ｕ字状に成形されたインシュレータ４を積層鉄心５の各スロット５ａにスロット開口側から挿入する。これにより、インシュレータ４は、スロット５ａ内に完全に収納される。そして、３本の巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃは、図３０に示されるように、１スロットピッチずつずらして重ね合わされる。このように重ね合わされた巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃを、図３１に示されるように、スロット開口側からそれぞれ３スロット毎のスロット５ａに挿入する。これにより、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃが、図３２および図３３に示されるように積層鉄心５に装着される。
ついで、図３４に示されるように、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃが装着された積層鉄心５を成形装置（図示せず）により円筒状に曲げる。そして、積層鉄心５の両端面同士を突き合わしてレーザ溶接し、図２７に示される固定子１を得る。
【０００４】
このように構成された従来の固定子１では、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃを構成する各素線６の中性点リード線６ｂを結線して、３相交流巻線である固定子巻線３が得られる。これらの巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃはそれぞれ１２０度の位相差を有し、３相交流巻線のａ相、ｂ相、ｃ相の巻線に相当する。そして、この固定子１を車両用交流発電機に搭載する場合、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃを構成する各素線６の口出し線６ａが整流器に接続されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の固定子の製造方法においては、直方体の積層鉄心５のスロット５ａ内に略Ｕ字状に成形されたインシュレータ４を完全に挿入した後、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃをスロット開口側からスロット５ａ内に挿入するようにしている。また、車両用交流発電機においては、固定子１と回転子（図示せず）との隙間は僅かであり、インシュレータ４がスロット２ａから延出していると回転子との干渉が生じることから、インシュレータ４はその先端がスロット開口から内径側に延出しないように形成されている。
そこで、インシュレータ４の先端がティース５ｂの先端とほぼ同一面位置となっているので、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃの挿入時に、インシュレータ４の先端部がガイドとして機能せず、巻線アッセンブリの挿入作業性が悪化するという課題があった。
また、インシュレータ４はＵ字状の相対する両側辺が略平行に形成されているので、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃがスロット５ａ内に挿入されたときに、スロット開口側が開放されてしまっている。そこで、積層鉄心５を曲げ加工する際に、素線６がスロット５ａから飛び出し易く、積層鉄心の曲げ作業性が悪化するという課題もあった。
また、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃとインシュレータ４との間の摩擦力により、インシュレータ４の先端側が巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃの挿入に付随してスロット５ａの底部側に引き込まれ、ティース５ｂの鍔部５ｃの周方向端部が露出してしまう。これにより、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃの素線６が鍔部５ｃの周方向端部に擦られ、絶縁被膜に損傷を発生し、絶縁性が悪化するという課題もあった。また、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃを挿入した後、スロット開口側において、スロット５ａの内壁面と素線６との間にインシュレータ４が介在しない部位が生じ、絶縁性が悪化するという課題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するために、先端側が外開き状に形成された略Ｕ字状のインシュレータを各スロットに外開き状の先端側を突き出すように装着し、その後巻線アッセンブリをスロット開口側からスロットに挿入するようにし、インシュレータの先端側をガイドとして機能させて巻線アッセンブリの挿入作業性を向上させることができ、インシュレータがスロットに挿入されたときにその先端側の外開き形状により先端側がスロット開口を塞ぐように変形し素線の飛び出しを防止でき、かつ、インシュレータの先端側のスロット底部側への引き込みを防止して絶縁性の低下を抑制できる回転電機の電機子の製造方法および電機子を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機の電機子の製造方法は、軸方向に延びるスロットが周方向に複数設けられた電機子鉄心と、上記スロットに挿入されて上記電機子鉄心に巻装された電機子巻線と、上記スロット内に装着されて上記電機子鉄心と上記電機子巻線とを絶縁するインシュレータとを備えた回転電機の電機子の製造方法において、両側辺の先端側がそれぞれ外向き屈曲部を境に外向きに折り曲げられて形成された先端外開き状部を有する略Ｕ字状の上記インシュレータを成形する工程と、素線を所定の巻線状態に成形した巻線アッセンブリを形成する工程と、上記先端外開き状部が上記スロットの開口部から延出するように上記インシュレータを上記スロットのそれぞれに装着する工程と、上記巻線アッセンブリを上記スロットの開口部側から上記先端外開き状部をガイドとして上記インシュレータ内に挿入し、その後上記巻線アッセンブリを上記インシュレータとともに上記スロット内に押し込む工程とを有するものである。
【０００８】
また、上記インシュレータを成形する工程において、上記先端外開き状部が内向き屈曲部を境にくの字状に成形されるものである。
【０００９】
また、上記インシュレータの一方の側辺に形成された上記外向き屈曲部と上記内向き屈曲部の形成位置が、他方の側辺に形成された上記外向き屈曲部と上記内向き屈曲部の形成位置に対して、底部側にシフトされているものである。
【００１０】
また、上記インシュレータの底部の少なくとも一部が、凹状もしくは凸状に形成されているものである。
【００１１】
また、上記インシュレータは複数のスロットが形成された直方体の積層鉄心に装着され、上記巻線アッセンブリが上記インシュレータを装着した上記スロットに挿入された後、上記積層鉄心を円筒状に曲げ、端部同士を突き合わせて溶接一体化されるものである。
【００１２】
また、上記巻線アッセンブリは、上記素線が上記スロット内にスロット深さ方向に１列に配列されて収納されるように構成されているものである。
【００１３】
また、上記巻線アッセンブリは、上記素線に連続導体を用い、所定スロットピッチに配列され、かつ、配列方向と直交する方向に交互に所定量ずれて２列に配列された直線部を、ターン部により連結して波状に成形された第１巻線が、１スロットピッチで上記所定スロット数と同じ本数分配列してなる第１巻線群と、上記素線に連続導体を用い、上記第１巻線に対して反転する波状に成形された第２巻線が、１スロットピッチで上記所定スロット数と同じ本数分配列してなる第２巻線群との対で構成されているものである。
【００１４】
また、上記巻線アッセンブリを複数個重ねて上記スロット内に挿入するものである。
【００１５】
また、上記インシュレータを上記スロットに装着する工程と、上記巻線アッセンブリを上記スロット内に挿入する工程とを交互に繰り返し行うものである。
【００１６】
また、この発明に係る回転電機の電機子は、軸方向に延びるスロットが周方向に複数設けられた電機子鉄心と、上記スロットに挿入されて上記電機子鉄心に巻装された電機子巻線と、上記スロット内に装着されて上記電機子鉄心と上記電機子巻線とを絶縁するインシュレータとを備えた回転電機の電機子において、上記インシュレータは、上記スロットの内壁面と上記電機子巻線との間に介装され、その両側辺のスロット開口側に外向き屈曲部の折れ線がスロット長さ方向に延在しているものである。
【００１７】
また、上記インシュレータは、その両側辺の外向き屈曲部の折れ線のスロット開口側に内向き屈曲部の折れ線がスロット長さ方向に延在しているものである。
【００１８】
また、上記インシュレータの一方の側辺における上記外向き屈曲部の折れ線と上記内向き屈曲部の折れ線との形成位置が、他方の側辺における上記外向き屈曲部の折れ線と上記内向き屈曲部の折れ線との形成位置に対してスロット底部側にシフトされており、上記他方の側辺の先端部が上記一方の側辺の先端部のスロット開口部側に位置して重なり合って上記スロット開口部を塞口しているものである。
【００１９】
また、上記インシュレータは、上記両側辺の底部側が周方向に膨らんで上記スロットの底部側内壁面に密接しているものである。
【００２０】
また、上記電機子巻線は、長尺の素線を所定スロット数離れたスロットに内層と外層とを交互に採るように巻装された１ターンの第１巻線が、１スロットピッチで上記所定スロット数と同じ本数分配列された第１巻線群と、長尺の素線を所定スロット数離れたスロットに内層と外層とを交互に採るように、かつ、上記第１巻線に対して電気角で１８０度ずらして反転巻装された１ターンの第２巻線が、１スロットピッチで上記所定スロット数と同じ本数分配列された第２巻線群との対で、スロット挿入前に一体に構成された少なくとも１組の巻線アッセンブリで構成されているものである。
【００２１】
また、上記電機子巻線は複数組の上記巻線アッセンブリで構成され、上記スロットには上記インシュレータが複数組の上記巻線アッセンブリを上記スロットの内壁面から絶縁するように１つ収納されているものである。
【００２２】
また、上記電機子巻線は複数組の上記巻線アッセンブリで構成され、上記スロットには上記インシュレータが複数組の上記巻線アッセンブリのそれぞれを上記スロットの内壁面から絶縁するように複数個収納されているものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子を示す斜視図、図２はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程におけるインシュレータ挿入工程を説明する工程断面図、図３はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程における巻線挿入工程を説明する工程断面図、図４はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程における巻線挿入途中を示す工程断面図、図５はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程における巻線挿入状態を示す工程断面図、図６はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程における積層鉄心曲げ工程を説明する工程断面図である。
なお、各図において、図２７乃至図３４に示された従来装置と同一または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２４】
図１において、電機子としての固定子１０は、軸方向に延びるスロット２ａが周方向に所定ピッチで複数形成された電機子鉄心としての円筒状の固定子鉄心２と、固定子鉄心２に巻装された電機子巻線としての固定子巻線３と、各スロット２ａ内に装着されて固定子鉄心２と固定子巻線３とを電気的に絶縁するインシュレータ１１とを備えている。ここで、インシュレータ１１は、その先端側が外向き屈曲部１２を境に外側に折り曲げられた先端外開き状の略Ｕ字状に成形されたものである。そしてインシュレータ１１は、スロット２ａの内壁面に沿った略Ｕ字状にスロット２ａ内に配設され、その両先端側がティース２ｂの先端の鍔部２ｃにより内側に曲げられている。さらに、スロット２ａ内に装着されたインシュレータ１１のスロット開口側の両側辺には、外向き屈曲部１２の折れ線がスロット２ａの長さ方向に延在している。また、固定子鉄心２には、１組の３相交流巻線に構成された固定子巻線３を収容するように、３６箇所のスロット２ａが形成されている。
【００２５】
つぎに、実施の形態１による固定子１０の製造方法について図２乃至図６を参照しつつ説明する。
まず、磁性材料であるＳＰＣＣ材からなる帯状薄板から凹凸を有する帯状体を作製する。そして、この帯状体を所定枚積層し、その外周部をレーザ溶接して、直方体の積層鉄心５を作製する。この積層鉄心５の一側には、３６個のスロット５ａが形成されている。
また、絶縁被覆された円形断面の銅線材からなる１本の素線６を３スロットピッチで波巻きに所定回数巻回して全体が平坦な形状の巻線アッセンブリ７Ａを作製する。同様に、それぞれ１本の素線６を同様に巻回して巻線アッセンブリ７Ｂ、７Ｃを作製する。
【００２６】
ついで、図２に示されるように、インシュレータ１１を積層鉄心５の各スロット５ａにスロット開口側から、その外向き屈曲部１２近傍の先端外開き状部１１ａの根元部がティース５ｂの先端の鍔部５ｃに引っ掛かるまで挿入する。これにより、インシュレータ１１は、その先端外開き状部１１ａがスロット５ａ外に延出した状態でスロット５ａに収納される。そして、１スロットピッチずつずらして重ね合わされた巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃを、図３に示されるように、スロット開口側からそれぞれ３スロット毎のスロット５ａに挿入する。この時、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃは、先端外開き状部１１ａにガイドされてインシュレータ１１（スロット５ａ）内に挿入される。そして、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃがインシュレータ１１の底部１１ｂに到達すると、インシュレータ１１は図４に示されるように巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃとともにスロット５ａ内を底部側に押し込まれ、ついにはスロット５ａの底部に当接する。これにより、図５に示されるように、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃが、積層鉄心５に装着され、各インシュレータ１１の一対の先端外開き状部１１ａがティース５ｂの鍔部５ｃにより互いに接近するように変形され、スロット開口側を塞いでいる。
ついで、図６に示されるように、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃが装着された積層鉄心５を成形装置（図示せず）により円筒状に曲げる。そして、積層鉄心５の両端面同士を突き合わしてレーザ溶接し、図１に示される固定子１０を得る。
【００２７】
このように、この実施の形態１によれば、その先端側が外向き屈曲部１２を境にして外側に折り曲げられた先端外開き状の略Ｕ字状に成形されたインシュレータ１１を用い、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのスロット５ａへの挿入に先立って、その先端外開き状部１１ａがスロット５ａ外に延出した状態にインシュレータ１１をスロット５ａに装着している。
そこで、インシュレータ１１の先端外開き状部１１ａが巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのガイドとして機能し、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃが先端外開き状部１１ａに案内されてインシュレータ１１内に速やかに挿入されるので、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃの挿入作業性が向上される。また、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃがインシュレータ１１の先端を引っ掛けてスロット５ａ内に押し込むようなことも未然に防止される。
また、インシュレータ１１は巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃがその底部１１ｂに当接した後、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃとともにスロット５ａ内に押し込まれるので、インシュレータ１１の先端側がスロット５ａの底部側に引き込まれて鍔部５ｃの周方向端面を露出してしまうことも防止される。これにより、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃの素線６が鍔部５ｃに擦られて絶縁被膜を損傷することもなく、かつ、スロット開口側において、スロット５ａの内壁面と素線６との間にインシュレータ１１が介在するので、優れた絶縁性が確保される。
また、巻線アッセンブリの挿入工程に先立ってインシュレータ１１を各スロット５ａに装着する際に、インシュレータ１１をスロット５ａ内に完全に挿入する必要がないので、インシュレータ１１の挿入距離が短くなり、インシュレータ装着工程が比較的容易となる。
さらに、インシュレータ１１は先端側が外開き状の略Ｕ字状に成形されているので、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃがスロット５ａ内に挿入されたときに、スロット開口側がインシュレータ１１の先端部により塞がれている。そこで、積層鉄心５を曲げ加工する際に、素線６のスロット５ａから飛び出しが抑えられ、積層鉄心５の曲げ作業性が向上される。
さらにまた、巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃを直方体の積層鉄心５に巻装した後、積層鉄心５を円筒状に曲げているので、インシュレータ１１および巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃの挿入時のスロット開口部寸法を大きくすることができ、インシュレータ１１および巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃの挿入性が向上させる。
【００２８】
このように製造された固定子１０においては、スロット２ａ内に装着されているインシュレータ１１のスロット開口側の両側辺に、外開きのための外向き屈曲部１２の折れ線がスロット長さ方向に延在している。そして、インシュレータ１１の先端外開き状部１１ａの先端側がスロット開口を塞ぐように鍔部２ｃと固定子巻線３と間に介在しており、固定子巻線３と固定子鉄心２との間の絶縁性が確保される。
また、このように製造された固定子１０において、コイルエンドおよびスロット内にワニスを含浸させてもよい。この場合、コイルエンドを構成する素線間および固定子巻線と固定子鉄心との間が確実に絶縁されるとともに、固定子巻線の剛性が大きくなり、風騒音や電磁騒音を低減できるようになる。
【００２９】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、全体が平坦な形状に形成された巻線アッセンブリを直方体の積層鉄心５に装着した後、積層鉄心５を円筒状に曲げ、積層鉄心５の両端面同士を突き合わしてレーザ溶接して固定子１０を作製するものとしているが、この実施の形態２では、予め円筒状に作製された固定子鉄心２に全体が円筒状の形成された巻線アッセンブリを装着して固定子を作製するものとしている。
【００３０】
ここで、この実施の形態２による固定子の製造方法について図７を参照しつつ説明する。
まず、円筒状の固定子鉄心２およびインシュレータ１１が作製される。
また、絶縁被覆された円形断面の銅線材からなる１本の素線６を３スロットピッチで波巻きに所定回数巻回して全体が円筒状の巻線アッセンブリ８Ａを作製する。この巻線アッセンブリ８Ａを構成する素線６の巻き始め端および巻き終わり端がそれぞれ口出し線６ａおよび中性点リード線６ｂとなる。さらに、それぞれ１本の素線６を同様に巻回して巻線アッセンブリ８Ｂ、８Ｃを作製する。このように作製された巻線アッセンブリ８Ａ、８Ｂ、８Ｃを１スロットピッチずらして３層に重ねて電機子巻線としての固定子巻線３Ａを作製する。
ついで、インシュレータ１１を固定子鉄心２の各スロット２ａに軸方向から挿入し、その先端外開き状部１１ａがスロット２ａから径方向内側に延出するようにスロット２ａに装着する。
そして、巻線アッセンブリ８Ａ、８Ｂ、８Ｃを３層に重ねて作製された固定子巻線３Ａが、径を狭められて固定子鉄心２内に挿入される。その後、固定子巻線３Ａをスロット開口側から各スロット２ａ内に挿入されて、固定子が作製される。
【００３１】
従って、この実施の形態２においても、その先端側が外向き屈曲部１２を境にして外側に折り曲げられた先端外開き状の略Ｕ字状に成形されたインシュレータ１１を用い、巻線アッセンブリ８Ａ、８Ｂ、８Ｃで構成された固定子巻線３Ａのスロット２ａへの挿入に先立って、その先端外開き状部１１ａがスロット２ａの径方向内側に延出した状態にインシュレータ１１をスロット２ａに装着しているので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００３２】
実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子を示す斜視図、図９および図１０はこの固定子に適用される固定子巻線を構成する巻線アッセンブリの製造工程を説明する図である。図１１はこの固定子に適用される固定子巻線を構成する内層側の巻線アッセンブリを示す図であり、図１１の（ａ）はその端面図、図１１の（ｂ）はその正面図である。図１２はこの固定子に適用される固定子巻線を構成する外層側の巻線アッセンブリを示す図であり、図１２の（ａ）はその端面図、図１２の（ｂ）はその正面図である。図１３はこの固定子巻線に適用される巻線アッセンブリを構成する素線の要部を示す斜視図、図１４はこの固定子巻線に適用される巻線アッセンブリを構成する素線の配列を説明する図である。図１５はこの固定子に適用される固定子鉄心を構成する積層鉄心を説明する図であり、図１５の（ａ）はその側面図、図１５の（ｂ）はその背面図である。図１６はこの固定子の製造工程におけるインシュレータ挿入工程を説明する工程断面図、図１７はこの固定子の製造工程における巻線挿入工程を説明する工程断面図、図１８はこの固定子の製造工程における巻線挿入途中を示す工程断面図、図１９はこの固定子の製造工程における巻線挿入状態を示す工程断面図、図２０はこの固定子の製造工程における積層鉄心曲げ工程を説明する工程断面図である。なお、図８では口出し線および渡り結線が省略されている。
【００３３】
この実施の形態３による電機子としての固定子２０は、図８に示されるように、軸方向に延びるスロット１５ａが周方向に所定ピッチで複数形成された電機子鉄心としての円筒状の固定子鉄心１５と、固定子鉄心１５に巻装された電機子巻線としての固定子巻線１６と、各スロット１５ａ内に装着されて固定子巻線１６と固定子鉄心１５とを電気的に絶縁するインシュレータ１１とを備えている。
【００３４】
インシュレータ１１は、その先端側が外向き屈曲部１２を境に外側に折り曲げられた先端外開き状の略Ｕ字状に成形されたものである。そしてインシュレータ１１は、スロット１５ａの内壁面に沿った略Ｕ字状にスロット１５ａ内に配設され、その両先端側がティース１５ｂの先端の鍔部１５ｃにより内側に曲げられている。さらに、スロット１５ａ内に装着されたインシュレータ１１のスロット開口側の両側辺には、外向き屈曲部１２の折れ線がスロット１５ａの長さ方向に延在している。また、固定子巻線１６は、１本の素線３０が、固定子鉄心１５の端面側のスロット１５ａ外で折り返されて、所定スロット数毎にスロット１５ａ内でスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るように波状に巻装された複数の巻線を備えている。なお、固定子鉄心１５には、２組の３相交流巻線からなる固定子巻線１６を収容するように、９６本のスロット１５ａが形成されている。また、素線３０には、例えば絶縁被膜４９が被覆された長方形の断面を有する長尺の銅線材が用いられる。
【００３５】
ついで、固定子２０の製造方法について図９乃至図２０を参照しつつ説明する。
まず、図９に示されるように、１２本の長尺の素線３０を同時に同一平面上で雷状に折り曲げ形成する。ついで、図１０に矢印で示されるように、直角方向に治具にて折り畳んでゆき、図１１に示される内層側の巻線アッセンブリ３５Ａを作製する。さらに、同様にして、図１２に示されるように、渡り結線、中性点リード線および口出し線を有する外層側の巻線アッセンブリ３５Ｂを作製する。
なお、各素線３０は、図１３に示されるように、ターン部３０ａで連結された直線部３０ｂが６スロットピッチ（６Ｐ）で配列された平面状パターンに折り曲げ形成されている。そして、隣り合う直線部３０ｂが、ターン部３０ａにより、素線３０の幅（Ｗ）分ずらされている。巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂは、このようなパターンに形成された２本の素線３０を図１４に示されるように６スロットピッチずらして直線部３０ｂを重ねて配列された素線対が１スロットピッチづつずらして６対配列されて構成されている。そして、素線３０の端部が巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂの両端の両側に６本づつ延出されている。また、ターン部３０ａが巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂの両側部に整列されて配列されている。
また、台形形状のスロット３６ａが所定のピッチ（電気角で３０°）で形成されたＳＰＣＣ材を所定枚数積層し、その外周部をレーザ溶接して、図１５に示されるように、直方体の積層鉄心３６を作製する。
【００３６】
ついで、図１６に示されるように、インシュレータ１１を積層鉄心３６の各スロット３６ａにスロット開口側から、その外向き屈曲部１２近傍の先端外開き状部１１ａの根元部がティース３６ｂの先端の鍔部３６ｃに引っ掛かるまで挿入する。これにより、インシュレータ１１は、その先端外開き状部１１ａがスロット３６ａ外に延出した状態でスロット３６ａに装着される。そして、図１７に示されるように、２つの巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂを重ね合わせ、スロット開口側から各直線部３０ｂを各スロット３６ａ内に挿入する。この時、巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂの各直線部３０ｂが、先端外開き状部１１ａにガイドされてインシュレータ１１（スロット３６ａ）内に挿入される。そして、巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂがインシュレータ１１の底部１１ｂに到達すると、インシュレータ１１は図１８に示されるように巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂとともにスロット３６ａ内を底部側に押し込まれ、ついにはスロット３６ａの底部に当接する。これにより、図１９に示されるように、巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂが、積層鉄心３６に装着され、各インシュレータ１１の一対の先端外開き状部１１ａがティース５ｂの鍔部５ｃにより互いに接近するように変形され、スロット開口側を塞いでいる。そして、素線３０の直線部３０ｂは、インシュレータ１１により積層鉄心３６と絶縁されてスロット３６ａ内に径方向に４本並んで収納されている。
ついで、図２０に示されるように、巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂが装着された積層鉄心３６を成形装置（図示せず）により円筒状に曲げる。そして、積層鉄心３６の両端面同士を突き合わしてレーザ溶接し、図８に示される固定子２０を得る。
【００３７】
このように構成された固定子２０においては、巻線アッセンブリ３５Ａを構成する１２本の巻線は、端部同士を結線されてそれぞれ１ターンの波巻き巻線とされる。そして、６本の波巻き巻線（第１巻線と称する）は、巻装されるスロット１５ａを１スロットずつずらして、６スロット毎の各スロット１５ａ内の内周側から１番目の位置（以下、１番地とする）と、２番目の位置（以下、２番地とする）とを交互に採るように巻装され、残りの６本の波巻き巻線（第２巻線と称する）は、巻装されるスロット１５ａを１スロットずつずらして、６スロット毎の各スロット１５ａ内の２番地と、１番地とを交互に採るように巻装されている。そこで、それぞれの同一スロット群には第１巻線と第２巻線とが対となって巻装されており、第２巻線は、第１巻線に対して電気角で１８０度ずれて反転巻装されている。
同様に、巻線アッセンブリ３５Ｂを構成する１２本の巻線は、端部同士を結線されてそれぞれ１ターンの波巻き巻線とされる。そして、６本の波巻き巻線（第３巻線と称する）は、巻装されるスロット１５ａを１スロットずつずらして、６スロット毎の各スロット１５ａ内の内周側から３番目の位置（以下、３番地とする）と、４番目の位置（以下、４番地とする）とを交互に採るように巻装され、残りの６本の波巻き巻線（第４巻線と称する）は、巻装されるスロット１５ａを１スロットずつずらして、６スロット毎の各スロット１５ａ内の内周側から４番地と、３番地とを交互に採るように巻装されている。そこで、それぞれの同一スロット群には第３巻線と第４巻線とが対となって巻装されており、第４巻線は、第３巻線に対して電気角で１８０度ずれて反転巻装されている。
さらに、それぞれの同一スロット群に巻装されている第１乃至第４巻線を直列に結線して４ターンの固定子巻線群が６本形成される。そして、固定子巻線群を３本づつ交流結線して、２組の３相交流巻線を構成している。
【００３８】
このように、この実施の形態３においても、その先端側が外向き屈曲部１２を境にして外側に折り曲げられた先端外開き状の略Ｕ字状に成形されたインシュレータ１１を用い、巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂのスロット３６ａへの挿入に先立って、その先端外開き状部１１ａがスロット３６ａの外方に延出した状態にインシュレータ１１をスロット３６ａに装着しているので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００３９】
また、上記実施の形態１における固定子巻線３は、連続した銅線材からなる素線６を波状に所定回巻回して形成された巻線アッセンブリ７Ａ、７Ｂ、７Ｃで構成されているので、素線６はスロット２ａ内およびコイルエンド内（スロット２ａ外）で不規則に配列されている。即ち、スロット内での素線６の位置およびスロット外での素線６の位置が特定されず、コイルエンドが規則的に配置された固定子巻線を得ることはできない。その結果、コイルエンドの内周面に大きな凹凸が生じるとともに、コイルエンドの高さが高くなる。この固定子を車両用交流発電機に搭載した場合、コイルエンドの内周面の凹凸に起因する風騒音増大の問題やコイルエンドが高くなることに起因するコイル端漏れリアクタンス増大や通風抵抗増大の問題が顕著となる。
【００４０】
しかしながら、この実施の形態３による固定子巻線１６は、素線３０を６スロット毎のスロット１５ａに内層と外層とを交互に採るように巻装した複数の波巻き巻線で構成されているので、各波巻き巻線を構成する素線３０のターン部３０ａをほぼ同一形状に形成でき、ターン部３０ａを周方向に重なって整列して配列できる。そこで、ターン部３０ａで構成されるコイルエンドの内周面の凹凸を抑えることができ、車両用交流発電機に搭載した際に、コイルエンドの内周面の凹凸に起因する風騒音を低減できる。
また、４本の素線３０がスロット１５ａ内に径方向に１列に配列され、ターン部３０ａが周方向に２列に並んで配列されている。これにより、コイルエンドを構成するターン部３０ａがそれぞれ径方向に２列に分散されるので、コイルエンドの固定子鉄心１５の端面からの延出高さを低くできる。その結果、コイルエンドの高さを低くでき、車両用交流発電機に搭載した際に、風騒音を低減させることができるとともに、コイルエンドのコイル端漏れリアクタンスが減少し、出力、効率が向上される。
【００４１】
また、直線部３０ｂが長方形断面に形成されているので、直線部３０ｂをスロット１５ａ内に収容したときに、直線部３０ｂの断面形状がスロット形状に沿った形状となっている。これにより、スロット１５ａ内における素線３０の占積率を高めることが容易となるとともに、素線３０から固定子鉄心１５への伝熱を向上させることができる。
【００４２】
また、素線３０を６スロット毎にスロット１５ａ内でスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るように巻装されて１ターンの巻線（第１巻線）が１スロットピッチで６本配列されてなる巻線群（第１巻線群）と、素線３０を６スロット毎にスロット１５ａ内にスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るように、かつ、第１巻線と電気角で１８０度ずらして反転巻装して構成された１ターンの巻線（第２巻線）が１スロットピッチで６本配列されてなる巻線群（第２巻線群）との対でスロット挿入前に一体に構成された巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂを用いているので、固定子巻線１６のターン数の増加に容易に対応することができる。
【００４３】
実施の形態４．
この実施の形態４では、その先端側が外向き屈曲部１２を境に外側に折り曲げられた先端外開き状の略Ｕ字状に成形され、底部が凹状底部１１ｃに成形されたインシュレータ１１Ａを用いている。なお、他の構成は上記実施の形態３と同様に構成されている。
【００４４】
この実施の形態４では、まず、インシュレータ１１Ａが、その先端外開き状部１１ａをスロット３６ａ外に延出した状態でスロット３６ａに装着される。ついで、２つの巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂを重ね合わせ、スロット開口側から各直線部３０ｂを各スロット３６ａ内に挿入する。そして、巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂがインシュレータ１１Ａの凹状底部１１ｃに到達すると、インシュレータ１１Ａは図２１に示されるように巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂとともにスロット３６ａ内を底部側に押し込まれ、ついにはスロット３６ａの底部に当接する。これにより、図２２に示されるように、インシュレータ１１Ａの凹状底部１１ｃがスロット３６ａの底部形状に沿うように延ばされ、インシュレータ１１Ａの底部側が周方向に広がり、スロット３６ａの内壁面に密着した状態となる。
ついで、巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂが装着された積層鉄心３６を成形装置（図示せず）により円筒状に曲げる。そして、積層鉄心３６の両端面同士を突き合わしてレーザ溶接して、固定子を得る。
【００４５】
従って、この実施の形態４によれば、インシュレータ１１Ａの底部が凹状底部１１ｃに形成されているので、巻線アッセンブリ３５Ａ、３５ｂをスロット３６ａ内に完全に挿入したときに、凹状底部１１ｃがスロット３６ａの底部形状に沿うように延ばされ、インシュレータ１１Ａの底部側が周方向に広がってスロット３６ａの内壁面に密着した状態となる。そこで、インシュレータ１１Ａがスロット３６ａ内で動き回ることがなく、インシュレータ１１Ａの両側辺がスロット深さ方向にずれて挿入されることもなくなる。その結果、スロット開口部を構成するティース３６ｂの鍔部３６ｃの一方が露出することもなくなり、素線３０と鍔部３６ｃとの接触に伴う絶縁被膜の損傷もなくなる。さらに、インシュレータ１１Ａが固定子１５のスロット１５ａから抜けにくくなり、絶縁性が向上される。
【００４６】
このように作製された固定子においては、インシュレータ１１Ａの底部側が周方向に膨らんでスロット１５ａの底部側内壁面に密接している。これにより、インシュレータ１１Ａのスロット１５ａ内での移動が規制され、固定子巻線と固定子鉄心との間の絶縁性が長期的に確保される。
【００４７】
なお、上記実施の形態４では、インシュレータ１１Ａの底部が凹状底部１１ｃに形成されているものとしているが、インシュレータの底部を凸状底部としても、凹凸状底部としても同様の効果が得られる。
【００４８】
実施の形態５．
この実施の形態５では、その先端側が外向き屈曲部１２を境に外側に折り曲げられた先端外開き状の略Ｕ字状に成形され、その先端外開き状部１１ａが内向き屈曲部１３を境にくの字状に成形されたインシュレータ１１Ｂを用いている。また、インシュレータ１１Ｂは、両側辺の一方の側辺における外向き屈曲部１２および内向き屈曲部１３の形成位置が他方の側辺における外向き屈曲部１２および内向き屈曲部１３の形成位置に対して底部１１ｂ側にずれており、一方の側辺の先端が他方の側辺の先端に対して短く形成されている。さらに、両外向き屈曲部１２間の距離が両先端外開き状部１１ａの先端間の距離よりも狭くなっており、先端外開き状部１１ａは外開き形状を維持している。なお、他の構成は上記実施の形態３と同様に構成されている。
【００４９】
この実施の形態５では、まず、インシュレータ１１Ｂが、その先端外開き状部１１ａをスロット３６ａ外に延出した状態でスロット３６ａに装着される。ついで、２つの巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂを重ね合わせ、スロット開口側から各直線部３０ｂを各スロット３６ａ内に挿入する。そして、巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂがインシュレータ１１Ｂの底部１１ｂに到達すると、インシュレータ１１Ｂは図２３に示されるように巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂとともにスロット３６ａ内を底部側に押し込まれ、ついにはスロット３６ａの底部に当接する。
この巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂの挿入動作にともない、インシュレータ１１Ｂの一方の側辺に形成された外向き屈曲部１２が鍔部３６ｃよりスロット３６ａ内に入り込み、一方の側辺の先端外開き状部１１ａが内方に変形し、これに僅かに遅れて他方の側辺に形成された外向き屈曲部１２が鍔部３６ｃよりスロット３６ａ内に入り込み、他方の側辺の先端外開き状部１１ａが内方に変形する。引き続いて、一方の側辺に形成された内向き屈曲部１３が鍔部３６ｃよりスロット３６ａ内に入り込み、一方の側辺の先端外開き状部１１ａの先端側がスロット開口を塞ぐように変形し、これに遅れて他方の側辺に形成された内向き屈曲部１３が鍔部３６ｃよりスロット３６ａ内に入り込み、他方の側辺の先端外開き状部１１ａの先端側がスロット開口を塞ぐように変形する。これにより、図２４に示されるように、インシュレータ１１Ｂの両先端部が、スロット深さ方向に重なってスロット開口を塞口している。
ついで、巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂが装着された積層鉄心３６を成形装置（図示せず）により円筒状に曲げる。そして、積層鉄心３６の両端面同士を突き合わしてレーザ溶接して、固定子を得る。
【００５０】
従って、この実施の形態５によれば、インシュレータ１１Ｂの両先端外開き状部１１ａが内開き屈曲部１３によりくの字状に形成され、一方の側辺の外向き屈曲部１２および内向き屈曲部１３の形成位置が他方の側辺の外向き屈曲部１２および内向き屈曲部１３の形成位置に対して底部１１ｂ側にシフトされ、かつ、一方の側辺の先端位置が他方の側辺の先端位置に対して底部１１ｂ側にシフトされているので、インシュレータ１１Ｂが巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂとともにスロット３６ａ内に挿入される際に、両先端外開き状部１１ａの内方への倒れ込み時期がずれ、インシュレータ１１Ｂの両先端部が、スロット深さ方向に関して重なってスロット開口を塞口することができる。これにより、積層鉄心３６を曲げ加工する際に、素線３０のスロット３６ａから飛び出しが確実に抑えられ、積層鉄心３６の曲げ作業性が向上される。
なお、両外向き屈曲部１２間の距離が両先端外開き状部１１ａの先端間の距離よりも狭くなっているので、先端外開き状部１１ａは外開き形状を維持し、巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂの挿入時のガイドとしての機能は確保されている。
【００５１】
また、このように製造された固定子においては、スロット１５ａ内に装着されているインシュレータ１１Ｂの一方の側辺における外向き屈曲部１２の折れ線と内向き屈曲部１３の折れ線との形成位置が、他方の側辺における外向き屈曲部１２の折れ線と内向き屈曲部１３の折れ線との形成位置に対してスロット底部側にシフトされており、他方の側辺の先端部が一方の側辺の先端部のスロット開口部側に位置して重なり合ってスロット開口部を塞口している。これにより、ティースの鍔部と固定子巻線との接触に起因する固定子巻線の絶縁被膜の損傷が抑えられ、固定子巻線と固定子鉄心との間の絶縁性が長期的に確保される。
【００５２】
実施の形態６．
この実施の形態６では、その先端側が外向き屈曲部１２を境に外側に折り曲げられた先端外開き状の略Ｕ字状に成形され、かつ、２本の素線３０を収容するに十分の深さに形成されたインシュレータ１１Ｃを用いている。なお、他の構成は上記実施の形態３と同様に構成されている。
【００５３】
この実施の形態６では、まず、インシュレータ１１Ｃが、その先端外開き状部１１ａをスロット３６ａ外に延出した状態でスロット３６ａに装着される。ついで、巻線アッセンブリ３５Ｂをスロット開口側から各直線部３０ｂを各スロット３６ａ内に挿入する。そして、巻線アッセンブリ３５Ｂがインシュレータ１１Ｃの底部１１ｂに到達すると、インシュレータ１１Ｃは巻線アッセンブリ３５Ｂとともにスロット３６ａ内を底部側に押し込まれ、ついにはスロット３６ａの底部に当接する。
ついで、インシュレータ１１Ｃが、その先端外開き状部１１ａをスロット３６ａ外に延出した状態でスロット３６ａに装着される。その後、巻線アッセンブリ３５Ａをスロット開口側から各直線部３０ｂを各スロット３６ａ内に挿入する。そして、図２５に示されるように、巻線アッセンブリ３５Ａがインシュレータ１１Ｃの底部１１ｂに到達すると、インシュレータ１１Ｃは巻線アッセンブリ３５Ａとともにスロット３６ａ内を底部側に押し込まれ、ついには巻線アッセンブリ３５Ｂに当接する。これにより、巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂおよびインシュレータ１１Ｃが積層鉄心３６に装着される。この時、図２６に示されるように、巻線アッセンブリ３５Ｂはインシュレータ１１Ｃにより積層鉄心３６から絶縁され、巻線アッセンブリ３５Ａはもう１つのインシュレータ１１Ｃにより積層鉄心３６から絶縁されている。さらに、巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂ間がインシュレータ１１Ｃの底部１１ｂにより絶縁されている。
ついで、巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂが装着された積層鉄心３６を成形装置（図示せず）により円筒状に曲げる。そして、積層鉄心３６の両端面同士を突き合わしてレーザ溶接して、固定子を得る。
【００５４】
従って、この実施の形態６によれば、２ターンの巻線群の単位で、即ち巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂを１つづつ挿入しているので、巻線アッセンブリの挿入性が向上される。また、巻線アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂ間にインシュレータ１１Ｃの底部１１ｂが介装されているので、絶縁性が向上される。
【００５５】
なお、上記実施の形態３〜６では、長方形断面を有する銅線材を素線３０として用いるものとしているが、素線は長方形断面を有する銅線材に限定されるものではなく、例えば円形断面を有する銅線材であってもよい。また、素線３０は銅線材に限定されるものではなく、例えばアルミ線材であってもよい。
また、上記各実施の形態では、連続する素線を用いて成形された巻線アッセンブリを用いるものとしているが、巻線アッセンブリは連続する素線を用いて成形されたものに限定されるものではなく、例えば短尺の導体を連結して成形された巻線アッセンブリを用いても、同様の効果を奏する。
また、上記各実施の形態では、直方体の積層鉄心を円筒状に曲げ、その両端面を当接させて溶接一体化して固定子鉄心を作製するものとしているが、さらに、このように作製された固定子鉄心を円筒状の外層鉄心に圧入し、溶接一体化するようにしてもよい。
また、上記各実施の形態では、交流発電機の固定子について説明しいるが、巻線アッセンブリを成形し、該巻線アッセンブリをスロットの径方向から挿入するタイプの回転電機の電機子に本発明を適用しても、絶縁性の向上、巻線の挿入性向上等、同様の効果を奏することは言うまでもないことである。
【００５６】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５７】
この発明によれば、軸方向に延びるスロットが周方向に複数設けられた電機子鉄心と、上記スロットに挿入されて上記電機子鉄心に巻装された電機子巻線と、上記スロット内に装着されて上記電機子鉄心と上記電機子巻線とを絶縁するインシュレータとを備えた回転電機の電機子の製造方法において、両側辺の先端側がそれぞれ外向き屈曲部を境に外向きに折り曲げられて形成された先端外開き状部を有する略Ｕ字状の上記インシュレータを成形する工程と、素線を所定の巻線状態に成形した巻線アッセンブリを形成する工程と、上記先端外開き状部が上記スロットの開口部から延出するように上記インシュレータを上記スロットのそれぞれに装着する工程と、上記巻線アッセンブリを上記スロットの開口部側から上記先端外開き状部をガイドとして上記インシュレータ内に挿入し、その後上記巻線アッセンブリを上記インシュレータとともに上記スロット内に押し込む工程とを有する。これにより、巻線アッセンブリの挿入時に、インシュレータの先端外開き状部がガイドとして機能し、巻線アッセンブリの挿入性が向上される回転電機の電機子の製造方法が得られる。また、巻線アッセンブリが先端外開き状部をスロット外に延出して装着されたインシュレータ内に挿入され、その後インシュレータが巻線アッセンブリとともにスロット内に押し込まれるので、巻線アッセンブリがティースの鍔部に擦れて素線の絶縁被膜を損傷することが抑制され、優れた絶縁性が確保される回転電機の電機子の製造方法が得られる。
【００５８】
また、上記インシュレータを成形する工程において、上記先端外開き状部が内向き屈曲部を境にくの字状に成形されるので、巻線アッセンブリをスロットに挿入したときに、インシュレータの両先端外開き状部がスロット開口を塞ぐように変形する。これにより、巻線アッセンブリがインシュレータに包囲され、絶縁性が向上されるとともに、素線の抜けが抑制される。
【００５９】
また、上記インシュレータの一方の側辺に形成された上記外向き屈曲部と上記内向き屈曲部の形成位置が、他方の側辺に形成された上記外向き屈曲部と上記内向き屈曲部の形成位置に対して、底部側にシフトされているので、巻線アッセンブリをスロットに挿入したときに、インシュレータの先端外開き状部の変形時期が両側辺でずれ、他方の側辺の先端外開き状部の先端が、一方の側辺の先端外開き状部の変形された先端のスロット開口側に位置し、スロット深さ方向に関して重なるように変形する。これにより、スロット開口が確実に塞口され、絶縁性が向上されるとともに、素線の抜けが防止される。
【００６０】
また、上記インシュレータの底部の少なくとも一部が、凹状もしくは凸状に形成されているので、巻線アッセンブリをスロットに挿入したときに、インシュレータの底部凹凸がスロット底部の形状に沿って延ばされ、インシュレータの底部側が周方向に膨らみ、スロット底部側の内壁面に密接する。これにより、インシュレータの移動が規制され、インシュレータの抜けがなくなる。
【００６１】
また、上記インシュレータは複数のスロットが形成された直方体の積層鉄心に装着され、上記巻線アッセンブリが上記インシュレータを装着した上記スロットに挿入された後、上記積層鉄心を円筒状に曲げ、端部同士を突き合わせて溶接一体化されるので、円筒状の電機子鉄心のスロット開口幅に比べて積層鉄心のスロット開口幅を広くでき、インシュレータおよび巻線アッセンブリの挿入性が向上される。
【００６２】
また、上記巻線アッセンブリは、上記素線が上記スロット内にスロット深さ方向に１列に配列されて収納されるように構成されているので、インシュレータが巻線アッセンブリとともにスロット内を底部側に押し込まれる際に、巻線アッセンブリの挿入力がインシュレータの底部のみに加わり、インシュレータの両側辺がスロット深さ方向でずれてスロット内に挿入されることが防止される。これにより、ティースの鍔部の露出が防止され、巻線アッセンブリがティースの鍔部に擦れて素線の絶縁被膜を損傷することが抑制される。
【００６３】
また、上記巻線アッセンブリは、上記素線に連続導体を用い、所定スロットピッチに配列され、かつ、配列方向と直交する方向に交互に所定量ずれて２列に配列された直線部を、ターン部により連結して波状に成形された第１巻線が、１スロットピッチで上記所定スロット数と同じ本数分配列してなる第１巻線群と、上記素線に連続導体を用い、上記第１巻線に対して反転する波状に成形された第２巻線が、１スロットピッチで上記所定スロット数と同じ本数分配列してなる第２巻線群との対で構成されているので、巻線アッセンブリを重ねてスロットに挿入することで挿入条件を変えることなく、電機子巻線のターン数を容易に増やすことができる。
【００６４】
また、上記巻線アッセンブリを複数個重ねて上記スロット内に挿入するので、巻線アッセンブリの挿入工程が削減される。
【００６５】
また、上記インシュレータを上記スロットに装着する工程と、上記巻線アッセンブリを上記スロット内に挿入する工程とを交互に繰り返し行うので、インシュレータと同時に挿入する素線本数が減り、巻線アッセンブリの挿入性が向上されるとともに、巻線アッセンブリ間の絶縁性も確保される。
【００６６】
また、この発明によれば、軸方向に延びるスロットが周方向に複数設けられた電機子鉄心と、上記スロットに挿入されて上記電機子鉄心に巻装された電機子巻線と、上記スロット内に装着されて上記電機子鉄心と上記電機子巻線とを絶縁するインシュレータとを備えた回転電機の電機子において、上記インシュレータは、上記スロットの内壁面と上記電機子巻線との間に介装され、その両側辺のスロット開口側に外向き屈曲部の折れ線がスロット長さ方向に延在しているので、インシュレータの先端側がスロット開口を塞ぎ、電機子巻線と電機子鉄心との絶縁性が向上される回転電機の電機子が得られる。
【００６７】
また、上記インシュレータは、その両側辺の外向き屈曲部の折れ線のスロット開口側に内向き屈曲部の折れ線がスロット長さ方向に延在しているので、スロット開口部がインシュレータの両先端側により塞がれ、電機子巻線と電機子鉄心との絶縁性が向上される。
【００６８】
また、上記インシュレータの一方の側辺における上記外向き屈曲部の折れ線と上記内向き屈曲部の折れ線との形成位置が、他方の側辺における上記外向き屈曲部の折れ線と上記内向き屈曲部の折れ線との形成位置に対してスロット底部側にシフトされており、上記他方の側辺の先端部が上記一方の側辺の先端部のスロット開口部側に位置して重なり合って上記スロット開口部を塞口しているので、インシュレータの両先端側がスロット深さ方向に関して重なってスロット開口を塞ぎ、電機子巻線と電機子鉄心との絶縁性がさらに向上される。
【００６９】
また、上記インシュレータは、上記両側辺の底部側が周方向に膨らんで上記スロットの底部側内壁面に密接しているので、インシュレータのスロット内での移動が規制され、電機子巻線と電機子鉄心との絶縁性が長期的に確保される。
【００７０】
また、上記電機子巻線は、長尺の素線を所定スロット数離れたスロットに内層と外層とを交互に採るように巻装された１ターンの第１巻線が、１スロットピッチで上記所定スロット数と同じ本数分配列された第１巻線群と、長尺の素線を所定スロット数離れたスロットに内層と外層とを交互に採るように、かつ、上記第１巻線に対して電気角で１８０度ずらして反転巻装された１ターンの第２巻線が、１スロットピッチで上記所定スロット数と同じ本数分配列された第２巻線群との対で、スロット挿入前に一体に構成された少なくとも１組の巻線アッセンブリで構成されているので、内周面の周方向の凹凸が低減され、軸方向高さが低くされたコイルエンドを有する電機子が得られる。
【００７１】
また、上記電機子巻線は複数組の上記巻線アッセンブリで構成され、上記スロットには上記インシュレータが複数組の上記巻線アッセンブリを上記スロットの内壁面から絶縁するように１つ収納されているので、電機子巻線と電機子鉄心との間の絶縁性が確保される。
【００７２】
また、上記電機子巻線は複数組の上記巻線アッセンブリで構成され、上記スロットには上記インシュレータが複数組の上記巻線アッセンブリのそれぞれを上記スロットの内壁面から絶縁するように複数個収納されているので、巻線アッセンブリ間の絶縁性が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程におけるインシュレータ挿入工程を説明する工程断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程における巻線挿入工程を説明する工程断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程における巻線挿入途中を示す工程断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程における巻線挿入状態を示す工程断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程における積層鉄心曲げ工程を説明する工程断面図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機の固定子の製造方法を説明する斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子に適用される固定子巻線を構成する巻線アッセンブリの製造工程を説明する図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子に適用される固定子巻線を構成する巻線アッセンブリの製造工程を説明する図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子に適用される固定子巻線を構成する内層側の巻線アッセンブリを示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子に適用される固定子巻線を構成する外層側の巻線アッセンブリを示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子巻線に適用される巻線アッセンブリを構成する素線の要部を示す斜視図である。
【図１４】この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子巻線に適用される巻線アッセンブリを構成する素線の配列を説明する図である。
【図１５】この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子に適用される固定子鉄心を構成する積層鉄心を説明する図である。
【図１６】この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程におけるインシュレータ挿入工程を説明する工程断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程における巻線挿入工程を説明する工程断面図である。
【図１８】この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程における巻線挿入途中を示す工程断面図である。
【図１９】この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程における巻線挿入状態を示す工程断面図である。
【図２０】この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程における積層鉄心曲げ工程を説明する工程断面図である。
【図２１】この発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程における巻線挿入途中を示す工程断面図である。
【図２２】この発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程における巻線挿入状態を示す工程断面図である。
【図２３】この発明の実施の形態５に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程における巻線挿入途中を示す工程断面図である。
【図２４】この発明の実施の形態５に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程における巻線挿入状態を示す工程断面図である。
【図２５】この発明の実施の形態６に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程における巻線挿入途中を示す工程断面図である。
【図２６】この発明の実施の形態６に係る車両用交流発電機の固定子の製造工程における巻線挿入状態を示す工程断面図である。
【図２７】従来の車両用交流発電機の固定子を示す斜視図である。
【図２８】固定子を構成する直方体の積層鉄心を示す斜視図である。
【図２９】従来の車両用交流発電機の固定子の製造工程におけるインシュレータ挿入工程を説明する工程断面図である。
【図３０】固定子の固定子巻線の巻装前の状態を示す斜視図である。
【図３１】従来の車両用交流発電機の固定子の製造工程における巻線挿入工程を示す工程断面図である。
【図３２】従来の車両用交流発電機の固定子の製造工程における巻線挿入状態を示す工程断面図である。
【図３３】従来の車両用交流発電機の固定子の製造工程における巻線挿入状態を示す斜視図である。
【図３４】従来の車両用交流発電機の固定子の製造工程における積層鉄心曲げ工程を説明する工程断面図である。
【符号の説明】
２、１５  固定子鉄心（電機子鉄心）、２ａ、１５ａ  スロット、３、３Ａ、１６  固定子巻線（電機子巻線）、５、３６  積層鉄心、５ａ、３６ａ  スロット、６  素線、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、３５Ａ、３５Ｂ  巻線アッセンブリ、１０、２０  固定子（電機子）、１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ  インシュレータ、１１ａ  先端外開き状部、１１ｂ  底部、１１ｃ  凹状底部、１２  外向き屈曲部、１３  内向き屈曲部、３０  素線、３０ａ  ターン部、３０ｂ  直線部。
【図１】
0003621633.tif 000002
【図２】
0003621633.tif 000003
【図３】
0003621633.tif 000004
【図４】
0003621633.tif 000005
【図５】
0003621633.tif 000006
【図６】
0003621633.tif 000007
【図７】
0003621633.tif 000008
【図８】
0003621633.tif 000009
【図９】
0003621633.tif 000010
【図１０】
0003621633.tif 000011
【図１１】
0003621633.tif 000012
【図１２】
0003621633.tif 000013
【図１３】
0003621633.tif 000014
【図１４】
0003621633.tif 000015
【図１５】
0003621633.tif 000016
【図１６】
0003621633.tif 000017
【図１７】
0003621633.tif 000018
【図１８】
0003621633.tif 000019
【図１９】
0003621633.tif 000020
【図２０】
0003621633.tif 000021
【図２１】
0003621633.tif 000022
【図２２】
0003621633.tif 000023
【図２３】
0003621633.tif 000024
【図２４】
0003621633.tif 000025
【図２５】
0003621633.tif 000026
【図２６】
0003621633.tif 000027
【図２７】
0003621633.tif 000028
【図２８】
0003621633.tif 000029
【図２９】
0003621633.tif 000030
【図３０】
0003621633.tif 000031
【図３１】
0003621633.tif 000032
【図３２】
0003621633.tif 000033
【図３３】
0003621633.tif 000034
【図３４】
0003621633.tif 000035