(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さ方向と直交するように延設されたティースが長さ方向に所定の間隙を持って複数形成された帯状磁性薄板を複数枚積層してなる直方体の積層体を曲げ成形した少なくとも１つの積層鉄心を突き合わせて円筒状に形成され、隣り合う上記ティースにより画成されるスロットがスロット溝方向を軸方向とし、かつ、スロット開口を内周側に向けて周方向に複数形成されている回転電機の固定子鉄心において、
上記積層鉄心の突き合わせ部を接合一体化する内周側および外周側鉄心連結溶接部が、上記積層鉄心の突き合わせ部の内周側および外周側に軸方向に延びるように形成され、
積層された上記磁性薄板を接合一体化する第１内周側および第１外周側磁性薄板連結溶接部が、上記積層鉄心の周方向両端部の内周面および外周面に、上記内周側および外周側鉄心連結溶接部に近接して上記軸方向に延びるように形成され、
さらに、積層された上記磁性薄板を接合一体化する第２外周側磁性薄板連結溶接部が、上記積層鉄心の外周面に軸方向に延びるように形成されていることを特徴とする回転電機の固定子鉄心。
【請求項２】
上記第１内周側および外周側磁性薄板連結溶接部および上記第２外周側磁性薄板連結溶接部の溶接深さが、軸方向に関して異なっていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定子鉄心。
【請求項３】
上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が、上記ティースの先端の内周面に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回転電機の固定子鉄心。
【請求項４】
上記積層鉄心の突き合わせ部が上記ティースの周方向中央部に位置し、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が上記内周側鉄心連結溶接部を挟んで該突き合わせ部を構成する上記ティースに形成されていることを特徴とする請求項３記載の回転電機の固定子鉄心。
【請求項５】
積層された上記磁性薄板を接合一体化する第２内周側磁性薄板連結溶接部が、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が形成された上記ティースを除く全ての上記ティースの先端の内周面に軸方向に延びるように形成されていることを特徴とする請求項３または請求項４記載の回転電機の固定子鉄心。
【請求項６】
上記第２内周側磁性薄板連結溶接部の溶接深さが、軸方向に関して異なっていることを特徴とする請求項５記載の回転電機の固定子鉄心。
【請求項７】
上記第１および第２外周側磁性薄板連結溶接部が、上記ティースの径方向外側に位置し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固定子鉄心。
【請求項８】
隣り合うティースにより画成されたスロットがスロット溝方向を軸方向とし、かつ、スロット開口を内周側に向けて周方向に複数形成された円筒状の固定子鉄心と、上記固定子鉄心に巻装された固定子巻線とを備えた回転電機の固定子において、
上記固定子鉄心は、長さ方向と直交するように延設されたティースが長さ方向に所定の間隙を持って複数形成された帯状磁性薄板を複数枚積層してなる直方体の積層体を環状に曲げ成形した１つの積層鉄心の周方向両側面を突き合わせて円筒状に形成されており、
上記積層鉄心の突き合わせ部を接合一体化する内周側および外周側鉄心連結溶接部が、上記積層鉄心の突き合わせ部の内周側および外周側に軸方向に延びるように形成され、
積層された上記磁性薄板を接合一体化する第１内周側および第１外周側磁性薄板連結溶接部が、上記積層鉄心の周方向両端部の内周面および外周面に、上記内周側および外周側鉄心連結溶接部に近接して上記軸方向に延びるように形成され、
さらに、積層された上記磁性薄板を接合一体化する第２外周側磁性薄板連結溶接部が、上記積層鉄心の外周面に軸方向に延びるように形成されていることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項９】
上記第１内周側および外周側磁性薄板連結溶接部および上記第２外周側磁性薄板連結溶接部の溶接深さが、軸方向に関して異なっていることを特徴とする請求項８記載の回転電機の固定子。
【請求項１０】
上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が、上記ティースの先端の内周面に形成されていることを特徴とする請求項８または請求項９記載の回転電機の固定子。
【請求項１１】
上記積層鉄心の突き合わせ部が上記ティースの周方向中央部に位置し、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が上記内周側鉄心連結溶接部を挟んで該突き合わせ部を構成する上記ティースに形成されていることを特徴とする請求項１０記載の回転電機の固定子。
【請求項１２】
積層された上記磁性薄板を接合一体化する第２内周側磁性薄板連結溶接部が、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が形成された上記ティースを除く全ての上記ティースの先端の内周面に軸方向に延びるように形成されていることを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の回転電機の固定子。
【請求項１３】
上記第２内周側磁性薄板連結溶接部の溶接深さが、軸方向に関して異なっていることを特徴とする請求項１２記載の回転電機の固定子。
【請求項１４】
上記第１および第２外周側磁性薄板連結溶接部が、上記ティースの径方向外側に位置していることを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項１５】
上記直方体の積層体は、上記固定子巻線を上記スロットに装着した状態で環状に曲げ成形されていることを特徴とする請求項８乃至請求項１４のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項１６】
上記固定子巻線は、導体線を所定スロット毎に上記スロット内の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いることを特徴とする請求項１５記載の回転電機の固定子。
【請求項１７】
磁性材料からなる帯状体からティースが所定間隙を持って複数形成された所定長さの磁性薄板を作製する工程と、
上記ティースを互いに重ねるように所定枚数の上記磁性薄板を積層して直方体の積層体を作製する工程と、
上記積層体の反ティース側の外周面の所定位置を、該外周面の幅方向全域に渡るように溶接して第２外周側磁性薄板連結溶接部を形成する工程と、
上記積層体の外周面の長さ方向の両端部近傍を、該積層体の外周面の幅方向全域に渡るように溶接して第１外周側磁性薄板連結溶接部を形成する工程と、
上記積層体の内周面の長さ方向の両端部近傍を、該積層体の内周面の幅方向全域に渡るように溶接して第１内周側磁性薄板連結溶接部を形成する工程と、
上記第１および第２外周側磁性薄板連結溶接部および上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が形成された上記積層体を曲げて積層鉄心を作製する工程と、
少なくとも１つの上記積層鉄心を突き合わせ、該突き合わせ部の外周面および内周面を該積層鉄心の軸方向全域に渡るように溶接して上記積層鉄心を円筒状に一体化する工程
とを備えたことを特徴とする回転電機の固定子鉄心の製造方法。
【請求項１８】
上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が、上記ティースの先端の内周面に形成されていることを特徴とする請求項１７記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法。
【請求項１９】
上記積層鉄心の突き合わせ部が上記ティースの周方向中央部に位置し、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が上記内周側鉄心連結溶接部を挟んで該突き合わせ部を構成する上記ティースに形成されていることを特徴とする請求項１８記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法。
【請求項２０】
上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が形成された上記ティースを除く全ての上記ティースの先端の内周面を軸方向全域に渡るように溶接して第２内周側磁性薄板連結溶接部を形成する工程が、上記積層体を曲げて積層鉄心を作製する工程に先だって行われることを特徴とする請求項１８または請求項１９記載の回転電機の固定子鉄心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用交流発電機等の回転電機に適用される固定子および固定子鉄心並びにその製造方法に関し、特に固定子鉄心構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用交流発電機等の回転電機においては、小型化・高出力化が要望されている。そして、固定子の磁気回路内に納められる電気導体の占積率を高め、さらに固定子巻線のコイルエンド（固定子鉄心の端面に構成される固定子巻線の渡り部）の整列化および高密度化を図り、小型化・高出力化を実現しようとする種々の提案がなされている。また、固定子鉄心には、鉄損を抑えるために、通常、０．３〜１．０ｍｍ程度の磁性薄板を積層して作製されている。
【０００３】
図１６は従来の車両用交流発電機の固定子を示す斜視図、図１７は従来の車両用交流発電機の固定子に適用される固定子巻線を製造する方法を説明する図、図１８は従来の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体を示す斜視図、図１９は従来の車両用交流発電機の固定子に適用される固定子鉄心を示す斜視図、図２０は従来の車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を固定子鉄心に実装する方法を説明する工程断面図である。
【０００４】
ここで、従来の固定子の製造方法について図１７乃至図２０を参照しつつ説明する。
まず、図１７に示されるように、絶縁被覆された１本の導体線１を所定回巻回して環状巻線ユニット２を作製し、この巻線ユニット２を隣り合うスロット収納部３ａの端部を連結部３ｂにより内周側および外周側で交互に連結する星形に成形して星形巻線ユニット３を作製する。
ついで、図示していないが、磁性材料からなる帯状体をプレス成形して所定長さの磁性薄板を作製する。この磁性薄板には、ティースが長手方向に所定ピッチに複数形成されている。そして、両端のティースは２分割された形状に形成されている。
【０００５】
このように作製された磁性薄板４がティースを重ねるように所定枚積層され、積層された磁性薄板４の外周面の所定位置が溶接されて一体化され、図１８に示されるように積層体５を作製する。この磁性薄板連結溶接部６は、積層体５の長さ方向を例えば４分割する位置（３箇所）に積層体５の幅全域に渡って形成されている。そして、スロット５ａが隣り合うティース５ｂにより画成されている。
ついで、積層体５が、スロット５ａの開口を内周側に向けて環状に折り曲げられ、積層鉄心７を得る。この環状の積層鉄心７の両端が突き合わされ、この突き合わせ部７ａの外周面が溶接されて、図１９に示されるように、円筒状の固定子鉄心８が得られる。この鉄心連結溶接部１０は、固定子鉄心８の外周面に軸方向の全域に渡って形成されている。この固定子鉄心８では、１つの鉄心連結溶接部１０と３つの磁性薄板連結溶接部６とが外周面に等角ピッチに形成されている。そして、隣り合うティース８ｂで画成されたスロット８ａが、スロット溝方向を軸方向とし、かつ、スロット開口を内周側に向けて、周方向に等角ピッチに配列して形成されている。
【０００６】
ついで、スロット収納部３ａを周方向に３スロット分ずらして、２つの星形巻線ユニット３を重ね合わせる。このようにして重ね合わされた２つの星形巻線ユニット３を図２０の（ａ）に示されるように巻線ユニット挿入機にセットする。ここで、固定子鉄心８は鉄心受１１およびコイル受１２に支持され、軸方向に延びるブレード１３が３スロット毎のスロット８ａの開口部を開口するように固定子鉄心８の内周面に宛われている。そして、重ねられた２つの星形巻線ユニット３は、各スロット収納部３ａが軸方向に関して３スロット毎のスロット８ａに重なり合い、内周側の連結部３ｂがストッパ１４の傾斜面１４ａ上に位置するように、固定子鉄心８の下端側に配置されている。ここで、鉄心受１１、コイル受１２、ブレード１３およびストッパ１４などから巻線ユニット挿入機が構成されている。
【０００７】
つぎに、駆動手段（図示せず）によりストッパ１４を図２０の（ｂ）中上方向に移動させると、内周側の連結部３ｂがストッパ１４の傾斜面１４ａ上を滑って外周側にシフトされ、ついにはブレード１３の外周面に当接する。ストッパ１４がさらに上方に移動すると、図２０の（ｂ）、（ｃ）に示されるように、内周側の連結部３ｂがブレード１３の外周面に沿って上方に移動し、スロット収納部３ａが徐々に傾斜しつつ上方に移動する。これにより、スロット収納部３ａがブレード１３に案内されてスロット８ａの開口部から徐々にスロット８ａ内に納められる。この時、外周側の連結部３ｂは、コイル受１２に案内されて内周側に、かつ、上方にシフトされる。そして、ストッパ１４がブレード１３の先端側まで移動すると、図２０の（ｄ）に示されるように、内周側の連結部３ｂがブレード１３の円弧状の外周面に沿って固定子鉄心８の上端側に送られ、スロット収納部３ａが完全にスロット８ａ内に送り込まれる。この第１の星形巻線ユニット装着工程により、２つの星形巻線ユニット３が、３スロット毎のスロット８ａに巻装される。
【０００８】
続いて、ストッパ１４を下降させ、ブレード１３を周方向に１スロット分回転させる。これにより、ブレード１３が星形巻線ユニット３の装着されていない３スロット毎のスロット８ａの開口部を開口するように固定子鉄心８の内周面に宛われている。そして、上述の如く重ねられた２つの星形巻線ユニット３が、各スロット収納部３ａが軸方向に関して３スロット毎のスロット８ａに重なり合い、内周側の連結部３ｂがストッパ１４の傾斜面１４ａ上に位置するように、固定子鉄心８の下端側に配置される。そして、ストッパ１４を上昇させて、上述の第１の星形巻線ユニット装着工程と同様に、スロット収納部３ａがスロット８ａ内に送り込まれる。この第２の星形巻線ユニット装着工程により、次の２つの星形巻線ユニット３が、３スロット毎のスロット８ａに巻装される。同様に、第３の星形巻線ユニット装着工程を行い、残りの２つの星形巻線ユニット３が、３スロット毎のスロット８ａに巻装される。
【０００９】
このようにして、６つの星形巻線ユニット３が装着された後、コイルエンドの整形処理が行われ、図１６に示されるように、固定子巻線９を固定子鉄心８に巻装してなる固定子１５が作製される。そして、３スロット毎のスロット８ａに巻装された２つの星形巻線ユニット３からなる振り分け波巻き巻線が１相分の巻線を構成している。即ち、固定子巻線９は、各相の巻線を振り分け波巻き巻線とする３相巻線に構成されている。
【００１０】
このように、従来の固定子１５は、円筒状の固定子鉄心８に固定子巻線９（星形巻線ユニット３）を巻装して作製しているので、固定子巻線９の巻装作業が煩雑となり、固定子１５の生産性が悪化してしまうという不具合があった。
そこで、固定子の生産性を向上させるために、図２１に示されるように、導体線１を波状に巻回して平板状の巻線ユニット１６を作製し、この巻線ユニット１６を直方体の積層体５に装着した後、巻線ユニット１６とともに積層体５を環状に曲げて固定子を作製する方法が、例えば特開平９−１０３０５２号公報に提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車両用交流発電機に適用される固定子１５においては、以上述べたように、所定枚の磁性薄板４を積層した直方体の積層体５を作製し、この積層体５を環状に曲げて積層鉄心７を作製し、この積層鉄心７の周方向の両端を突き合わせて溶接して固定子鉄心８を作製している。そして、積層体５を環状に曲げ加工した際の応力が、各磁性薄板４の長さ方向の両端側を周方向にずらすように作用する。しかしながら、従来の固定子１５においては、磁性薄板連結溶接部６が、積層体５の外周面（反ティース側の面）に、積層体５の長さ方向を例えば４分割する位置（３箇所）に積層体５の幅全域に渡って形成されているので、積層体５の長さ方向の両端側における磁性薄板４の連結がなされておらず、積層鉄心７の周方向の両端側のティース先端面が、図２２および図２３に示されるように、不揃いとなってしまうという不具合があった。そして、ティース先端面の不揃いは、固定子鉄心１５の軸方向の外側に発生しやすい。
【００１２】
そこで、このように作製された固定子鉄心８に固定子巻線９を巻装するときに、導体線１の絶縁被膜がティース先端面の不揃いにより損傷してしまい、導体線１同士が短絡したり、導体線１と固定子鉄心８とが短絡し、絶縁性が悪化してしまうという課題があった。
また、固定子鉄心８の内周面に溶接が施されていないので、固定子巻線９を巻装する際、特にティース先端面の不揃い発生部位において、ティース先端側のめくれ上がりが発生しやすい。このティース先端側のめくり上がりは、固定子巻線９の巻装時に導体線１の絶縁被膜を損傷させると共に、巻装後に導体線１の絶縁被膜を損傷させることになり、導体線１同士が短絡したり、導体線１と固定子鉄心８とが短絡し、絶縁性が悪化してしまうという課題があった。
【００１３】
また、改善策としての固定子においては、平板状の巻線ユニット１６を積層体５に装着した後、積層体５を環状に曲げているので、固定子巻線９を巻装する際に発生していたティース先端側のめくれ上がりを防止することができるものの、積層体５の曲げ加工の際にティース先端面の不揃いが発生することにより、巻線ユニット１６の導体線１が損傷してしまい、導体線１同士が短絡したり、導体線１と固定子鉄心８とが短絡し、絶縁性が悪化してしまうという課題があった。
【００１４】
このような絶縁性が悪化する傾向は、回転電機の小型化、高出力化による電気導体の占積率を向上させるほど、またコイルエンドの高密度化を高めるほど、顕著となる。
【００１５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、積層体の外周面の積層体の長さ方向を複数に分割する位置に施される磁性薄板連結溶接部に加えて、積層体の周方向の両端側の外周面および内周面に磁性薄板連結溶接部を施すことによって、積層体の曲げ加工時の積層体両端側のティース先端面の不揃いの発生を抑えた回転電機の固定子鉄心およびその製造方法を得ることを目的とする。
また、ティース先端面の不揃いに起因する絶縁性の悪化を抑えることができる回転電機の固定子を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、長さ方向と直交するように延設されたティースが長さ方向に所定の間隙を持って複数形成された帯状磁性薄板を複数枚積層してなる直方体の積層体を曲げ成形した少なくとも１つの積層鉄心を突き合わせて円筒状に形成され、隣り合う上記ティースにより画成されるスロットがスロット溝方向を軸方向とし、かつ、スロット開口を内周側に向けて周方向に複数形成されている回転電機の固定子鉄心において、
上記積層鉄心の突き合わせ部を接合一体化する内周側および外周側鉄心連結溶接部が、上記積層鉄心の突き合わせ部の内周側および外周側に軸方向に延びるように形成され、
積層された上記磁性薄板を接合一体化する第１内周側および第１外周側磁性薄板連結溶接部が、上記積層鉄心の周方向両端部の内周面および外周面に、上記内周側および外周側鉄心連結溶接部に近接して上記軸方向に延びるように形成され、
さらに、積層された上記磁性薄板を接合一体化する第２外周側磁性薄板連結溶接部が、上記積層鉄心の外周面に軸方向に延びるように形成されているものである。
【００１７】
また、上記第１内周側および外周側磁性薄板連結溶接部および上記第２外周側磁性薄板連結溶接部の溶接深さが、軸方向に関して異なっているものである。
【００１８】
また、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が、上記ティースの先端の内周面に形成されているものである。
【００１９】
また、上記積層鉄心の突き合わせ部が上記ティースの周方向中央部に位置し、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が上記内周側鉄心連結溶接部を挟んで該突き合わせ部を構成する上記ティースに形成されているものである。
【００２０】
また、積層された上記磁性薄板を接合一体化する第２内周側磁性薄板連結溶接部が、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が形成された上記ティースを除く全ての上記ティースの先端の内周面に軸方向に延びるように形成されているものである。
【００２１】
また、上記第２内周側磁性薄板連結溶接部の溶接深さが、軸方向に関して異なっているものである。
【００２２】
また、上記第１および第２外周側磁性薄板連結溶接部が、上記ティースの径方向外側に位置しているものである。
【００２３】
この発明は、隣り合うティースにより画成されたスロットがスロット溝方向を軸方向とし、かつ、スロット開口を内周側に向けて周方向に複数形成された円筒状の固定子鉄心と、上記固定子鉄心に巻装された固定子巻線とを備えた回転電機の固定子において、
上記固定子鉄心は、長さ方向と直交するように延設されたティースが長さ方向に所定の間隙を持って複数形成された帯状磁性薄板を複数枚積層してなる直方体の積層体を環状に曲げ成形した１つの積層鉄心の周方向両側面を突き合わせて円筒状に形成されており、
上記積層鉄心の突き合わせ部を接合一体化する内周側および外周側鉄心連結溶接部が、上記積層鉄心の突き合わせ部の内周側および外周側に軸方向に延びるように形成され、
積層された上記磁性薄板を接合一体化する第１内周側および第１外周側磁性薄板連結溶接部が、上記積層鉄心の周方向両端部の内周面および外周面に、上記内周側および外周側鉄心連結溶接部に近接して上記軸方向に延びるように形成され、
さらに、積層された上記磁性薄板を接合一体化する第２外周側磁性薄板連結溶接部が、上記積層鉄心の外周面に軸方向に延びるように形成されているものである。
【００２４】
また、上記第１内周側および外周側磁性薄板連結溶接部および上記第２外周側磁性薄板連結溶接部の溶接深さが、軸方向に関して異なっているものである。
【００２５】
また、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が、上記ティースの先端の内周面に形成されているものである。
【００２６】
また、上記積層鉄心の突き合わせ部が上記ティースの周方向中央部に位置し、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が上記内周側鉄心連結溶接部を挟んで該突き合わせ部を構成する上記ティースに形成されているものである。
【００２７】
また、積層された上記磁性薄板を接合一体化する第２内周側磁性薄板連結溶接部が、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が形成された上記ティースを除く全ての上記ティースの先端の内周面に軸方向に延びるように形成されているものである。
【００２８】
また、上記第２内周側磁性薄板連結溶接部の溶接深さが、軸方向に関して異なっているものである。
【００２９】
また、上記第１および第２外周側磁性薄板連結溶接部が、上記ティースの径方向外側に位置しているものである。
【００３０】
また、上記直方体の積層体は、上記固定子巻線を上記スロットに装着した状態で環状に曲げ成形されているものである。
【００３１】
また、上記固定子巻線は、導体線を所定スロット毎に上記スロット内の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いるものである。
【００３２】
また、この発明に係る回転電機の固定子鉄心の製造方法は、磁性材料からなる帯状体からティースが所定間隙を持って複数形成された所定長さの磁性薄板を作製する工程と、
上記ティースを互いに重ねるように所定枚数の上記磁性薄板を積層して直方体の積層体を作製する工程と、
上記積層体の反ティース側の外周面の所定位置を、該積層体の外周面の幅方向全域に渡るように溶接して第２外周側磁性薄板連結溶接部を形成する工程と、
上記積層体の外周面の長さ方向の両端部近傍を、該積層体の外周面の幅方向全域に渡るように溶接して第１外周側磁性薄板連結溶接部を形成する工程と、
上記積層体の内周面の長さ方向の両端部近傍を、該積層体の内周面の幅方向全域に渡るように溶接して第１内周側磁性薄板連結溶接部を形成する工程と、
上記第１および第２外周側磁性薄板連結溶接部および上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が形成された上記積層体を曲げて積層鉄心を作製する工程と、
少なくとも１つの上記積層鉄心を突き合わせ、該突き合わせ部の外周面および内周面を該積層鉄心の軸方向全域に渡るように溶接して上記積層鉄心を円筒状に一体化する工程
とを備えたものである。
【００３３】
また、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が、上記ティースの先端の内周面に形成されているものである。
【００３４】
また、上記積層鉄心の突き合わせ部が上記ティースの周方向中央部に位置し、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が上記内周側鉄心連結溶接部を挟んで該突き合わせ部を構成する上記ティースに形成されているものである。
【００３５】
また、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が形成された上記ティースを除く全ての上記ティースの先端の内周面を軸方向全域に渡るように溶接して第２内周側磁性薄板連結溶接部を形成する工程が、上記積層体を曲げて積層鉄心を作製する工程に先だって行われるものである。
【００３６】
【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鉄心を示す斜視図、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鉄心の製造方法を説明する示す斜視図である。なお、各図において、図１６乃至図２１に示した従来例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。
【００３７】
図１において、固定子２０は、隣り合うティース２１ｂにより画成されたスロット２１ａがスロット溝方向を軸方向とし、かつ、スロット開口を内周側に向けて周方向に所定ピッチに配列されてなる円筒状の固定子鉄心２１と、この固定子鉄心２１に巻装されている固定子巻線９とから構成されている。
固定子鉄心２１は、図２に示されるように、４つの円弧状の分割積層鉄心２２の周方向の両端を突き合わせ、その突き合わせ部を溶接して円筒状に作製されている。
【００３８】
ここで、固定子鉄心２１の作製手順について図３を参照しつつ説明する。
まず、磁性材料からなる帯状体をプレス成形して所定長さの磁性薄板２４を作製する。この磁性薄板２４には、ティースが長手方向に所定ピッチに複数形成されている。そして、両端のティースは２分割された形状に形成されている。
【００３９】
ついで、磁性薄板２４がティースを重ねるように所定枚積層され、積層された磁性薄板２４の外周面および内周面の所定位置が例えばレーザ溶接されて一体化され、積層体２３を作製する。この積層体２３においては、第２外周側磁性薄板連結溶接部２５が、積層体２３の長さ方向を３分割する位置（２箇所）に積層体２３の幅全域に渡って積層体２３の外周面に形成されている。また、第１外周側磁性薄板連結溶接部２６が、積層体２３の両端のスロット２３ａと相対する積層体２３の外周面に積層体２３の幅全域に渡って形成されている。さらに、第１内周側磁性薄板連結溶接部２７が、積層体２３の両端のスロット２３ａの底面に積層体２３の幅全域に渡って形成されている。そして、スロット２３ａが隣り合うティース２３ｂにより画成されている。
【００４０】
ついで、積層体２３が、スロット２３ａの開口を内周側に向けて円弧状（扇状）に折り曲げられ、分割積層鉄心２２を得る。
このように作製された４つの分割積層鉄心２２が、周方向の両端を互いに突き合わされ、この突き合わせ部３１の外周面および内周面が例えばレーザ溶接されて、図２に示されるように、円筒状の固定子鉄心２１が得られる。ここで、外周側鉄心連結溶接部２８が、突き合わせ部３１の外周面に軸方向の全域に渡って形成されている。また、内周側鉄心連結溶接部２９が、突き合わせ部３１の内周面に軸方向の全域に渡って形成されている。なお、内周側鉄心連結溶接部２９は、２つの分割積層鉄心２２の２分割されたティースを連結するようにティース２１ｂの先端面に形成されている。
【００４１】
この固定子鉄心２１の外周面には、４つの外周側鉄心連結溶接部２８と８つの第２外周側磁性薄板連結溶接部２５とが等角ピッチに形成されている。また、２つの第１外周側磁性薄板連結溶接部２６が、各外周側鉄心連結溶接部２８の周方向の両側に外周側鉄心連結溶接部２８に隣接してそれぞれ形成されている。また、固定子鉄心２１の内周面には、４つの内周側鉄心連結溶接部２９が等角ピッチに形成されている。さらに、２つの第１内周側磁性薄板連結溶接部２７が各内周側鉄心連結溶接部２９の両側のスロット２１ａの底面にそれぞれ形成されている。ここで、各第２外周側磁性薄板連結溶接部２５は、ティース２１ｂの外周側に形成されている。そして、隣り合うティース２１ｂで画成されたスロット２１ａが、スロット溝方向を軸方向とし、かつ、スロット開口を内周側に向けて、周方向に等角ピッチに配列して形成されている。
【００４２】
このように構成された固定子鉄心２２では、第２外周側磁性薄板連結溶接部２５が積層体２３の外周面（反スロット形成面）に、長さ方向を３分割する位置に形成され、第１外周側磁性薄板連結溶接部２６が積層体２３の外周面に、長さ方向の両端側の最外側のスロット２３ａと相対する位置に形成され、さらに第１内周側磁性薄板連結溶接部２７が積層体２３の長さ方向の両端側の最外側のスロット２３ａの底面に形成されているので、積層された磁性薄板２４が互いに強固に連結されている。
そこで、積層体２３を円弧状に曲げ加工した際の応力が、各磁性薄板２４の長さ方向の両端側を周方向にずらすように作用しても、第１外周側磁性薄板連結溶接部２６および第１内周側磁性薄板連結溶接部２７により、分割積層鉄心２２の周方向の両端側のティース先端面が不揃いとなるようなことが防止される。
【００４３】
従って、この分割積層鉄心２２の端面を突き合わせて円筒状に形成された固定子鉄心２１に星形巻線ユニット３を巻装しても、ティース先端面の不揃いに起因する導体線１の絶縁被膜の損傷発生を抑えることができ、優れた絶縁性の固定子２０が得られる。
また、ティース先端面の不揃いの発生が抑えられるので、星形巻線ユニット３の装着時におけるティース先端面の不揃いに起因するティース先端側のめくり上がりの発生も抑制することができる。
【００４４】
また、積層体２３を曲げ加工する際に積層体２３は、スロット２３ａの径方向外側のコアバック部が変形して円弧状に曲げられる。ここでは、第２外周側磁性薄板連結溶接部２５がティース２３ｂと相対する積層体２３の外周面に形成されているので、第２外周側磁性薄板連結溶接部２５の溶接硬化による曲げ加工性の悪化がない。
また、第２外周側磁性薄板連結溶接部２５がティース２３ｂと相対する積層体２３の外周面に形成されているので、第２外周側磁性薄板連結溶接部２５は磁束の主な通り道であるコアバック部になく、第２外周側磁性薄板連結溶接部２５を設けることによる磁気抵抗の悪化が抑えられる。
さらに、４つの分割積層鉄心２２から固定子鉄心２１を作製しているので、積層体２３の曲げ加工が簡易となり、分割積層鉄心２２の生産性が向上される。
【００４５】
実施の形態２．
この実施の形態２では、図４に示されるように、第１内周側磁性薄板連結溶接部２７Ａが各分割積層鉄心２２Ａの長さ方向の両端側の外側から２番目のティース２２ｂの先端面の中央に軸方向に延びるように形成され、さらに第２内周側磁性薄板連結溶接部３０が残りのティース２２ｂの先端面の中央に軸方向に延びるように形成している。そして、第２外周側磁性薄板連結溶接部２５、第１外周側磁性薄板連結溶接部２６、第１内周側磁性薄板連結溶接部２７Ａおよび第２内周側磁性薄板連結溶接部３０は所定枚の磁性薄板２４を積層してなる積層体の内周面および外周面の所定位置に溶接形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４６】
この実施の形態２では、第２外周側磁性薄板連結溶接部２５、第１外周側磁性薄板連結溶接部２６、第１内周側磁性薄板連結溶接部２７Ａおよび第２内周側磁性薄板連結溶接部３０が所定枚の磁性薄板２４を積層してなる積層体の内周面および外周面の所定位置に溶接されているので、積層された磁性薄板２４が互いに強固に連結されている。
そこで、この実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様に、分割積層鉄心２２Ａの周方向の両端側のティース先端面が不揃いとなるようなことが防止される。さらに、分割積層鉄心２２Ａで構成された固定子鉄心２１Ａに星形巻線ユニット３を巻装してなる固定子においても、導体線１の絶縁被膜が損傷されにくく、優れた絶縁性が得られる。
【００４７】
また、この実施の形態２によれば、第１および第２内周側磁性薄板連結溶接部２７Ａ、３０が突き合わせ部３１を構成するティース２１ｂを除く全てのティース２１ｂの先端面に形成されているので、積層体の中で剛性が最も小さいティース２２ｂを構成する磁性薄板２４の部位が確実に連結され、積層体を曲げ加工する際に、ティース先端部の不揃い発生が確実に抑えられる。
【００４８】
また、内周側鉄心連結溶接部２９、第１および第２内周側磁性薄板連結溶接部２７Ａ、３０が全てのティース２１ｂの先端面に形成されているので、固定子鉄心２１Ａの中で剛性が最も小さいティース２１ｂを構成する磁性薄板２４の部位が確実に連結され、星形巻線ユニット３を固定子鉄心２１Ａに装着する際に、ティース先端側のめくり上がりの発生も確実に抑制することができる。
【００４９】
さらに、第１および第２内周側磁性薄板連結溶接部２７Ａ、３０が全てのティース２１ｂの先端面に形成されているので、第１および第２内周側磁性薄板連結溶接部２７Ａ、３０は磁束の主な通り道であるコアバック部になく、第１および第２内周側磁性薄板連結溶接部２７Ａ、３０を設けることによる磁気抵抗の悪化が抑えられる。
【００５０】
実施の形態３．
この実施の形態３では、図５に示されるように、第１内周側磁性薄板連結溶接部２７Ｂが各分割積層鉄心２２Ａの突き合わせ部３１を構成するティース２１ｂに内周側鉄心連結溶接部２９を挟んで両側に軸方向に延びるように形成されている。そして、第２外周側磁性薄板連結溶接部２５、第１外周側磁性薄板連結溶接部２６および第１内周側磁性薄板連結溶接部２７Ｂは所定枚の磁性薄板２４を積層してなる積層体の内周面および外周面の所定位置に溶接形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５１】
この実施の形態３では、第２外周側磁性薄板連結溶接部２５、第１外周側磁性薄板連結溶接部２６および第１内周側磁性薄板連結溶接部２７Ｂが所定枚の磁性薄板２４を積層してなる積層体の内周面および外周面の所定位置に溶接形成されているので、積層された磁性薄板２４が互いに強固に連結されている。
そこで、この実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様に、分割積層鉄心２２Ｂの周方向の両端側のティース先端面が不揃いとなるようなことが防止される。さらに、分割積層鉄心２２Ｂで構成された固定子鉄心２１Ｂに星形巻線ユニット３を巻装してなる固定子においても、導体線１の絶縁被膜が損傷されにくく、優れた絶縁性が得られる。
【００５２】
また、この実施の形態３によれば、第１内周側磁性薄板連結溶接部２７Ｂが突き合わせ部３１を構成するティース２１ｂの先端面に形成されているので、積層体を曲げ加工する際に、ティース先端部の不揃いが発生しやすい積層体の周方向両端部のティース２２ｂを構成する磁性薄板２４の部位が確実に連結され、ティース先端部の不揃い発生が確実に抑えられる。
また、第１内周側磁性薄板連結溶接部２７Ｂがティース２１ｂの先端面に形成されているので、第１内周側磁性薄板連結溶接部２７Ｂは磁束の主な通り道であるコアバック部になく、第１内周側磁性薄板連結溶接部２７Ｂを設けることによる磁気抵抗の悪化が抑えられる。
また、第１内周側磁性薄板連結溶接部２７Ｂおよび内周側鉄心連結溶接部２９が分割積層鉄心２２Ｂの突き合わせ部３１を構成するティース２１ｂの先端面にのみ形成されているので、溶接部が全てのティース２１ｂの先端面に形成されている上記実施の形態２に比べて、溶接箇所が大幅に削減され、ティース２１ｂの先端面の溶接による面荒れによる出力低下や電磁騒音の悪化を抑えることができる。
【００５３】
実施の形態４．
上記実施の形態１では、円弧状に曲げ加工された４つの分割積層鉄心２２を突き合わせて円筒状の固定子鉄心２１を作製するものとしているが、この実施の形態４では、環状に曲げ加工された１つの積層鉄心３２を突き合わせて円筒状の固定子鉄心２１Ｃを作製するものとしている。
【００５４】
この実施の形態４では、磁性材料からなる帯状体をプレス成形して所定長さの磁性薄板２４Ａを作製する。この磁性薄板２４Ａには、ティースが長手方向に所定ピッチに複数形成されている。そして、両端のティースは２分割された形状に形成されている。
ついで、磁性薄板２４Ａがティースを重ねるように所定枚積層され、積層された磁性薄板２４Ａの外周面および内周面の所定位置が溶接されて一体化され、積層体２３Ａを作製する。この積層体２３Ａにおいては、図７に示されるように、第２外周側磁性薄板連結溶接部２５が、積層体２３Ａの長さ方向を４分割する位置（３箇所）に積層体２３Ａの幅全域に渡って積層体２３Ａの外周面に形成されている。また、第１外周側磁性薄板連結溶接部２６が、積層体２３Ａの両端側の外側から２番目のティース２３ｂと相対する積層体２３Ａの外周面に積層体２３Ａの幅全域に渡って形成されている。さらに、第１内周側磁性薄板連結溶接部２７が、積層体２３Ａの両端のスロット２３ａの底面に積層体２３Ａの幅全域に渡って形成されている。
【００５５】
ついで、積層体２３Ａが、スロット２３ａの開口を内周側に向けて環状に折り曲げられ、積層鉄心３２を得る。この積層鉄心３２が、周方向の両端を互いに突き合わされ、この突き合わせ部３１の外周面および内周面が溶接されて、図６に示されるように、円筒状の固定子鉄心２１Ｃが得られる。ここで、外周側鉄心連結溶接部２８が、突き合わせ部３１の外周面に軸方向の全域に渡って形成されている。また、内周側鉄心連結溶接部２９が、突き合わせ部３１の内周面に軸方向の全域に渡って形成されている。なお、内周側鉄心連結溶接部２９は、積層鉄心３２の２分割されたティースを連結するようにティース２１ｂの先端面に形成されている。
【００５６】
この固定子鉄心２１Ｃの外周面には、１つの外周側鉄心連結溶接部２８と３つの第２外周側磁性薄板連結溶接部２５とが等角ピッチに形成されている。また、２つの第１外周側磁性薄板連結溶接部２６が、外周側鉄心連結溶接部２８の周方向の両側に外周側鉄心連結溶接部２８に隣接してそれぞれ形成されている。また、固定子鉄心２１Ｃの内周面には、１つの内周側鉄心連結溶接部２９が積層鉄心３２の突き合わせ部３１を構成するティース２１ｂの先端面に形成されている。さらに、２つの第１内周側磁性薄板連結溶接部２７が内周側鉄心連結溶接部２９の両側のスロット２１ａの底面にそれぞれ形成されている。ここで、第１および第２外周側磁性薄板連結溶接部２５、２６は、ティース２１ｂの径方向外側に形成されている。そして、隣り合うティース２１ｂ（３２ｂ）で画成されたスロット２１ａ（３２ａ）が、スロット溝方向を軸方向とし、かつ、スロット開口を内周側に向けて、周方向に等角ピッチに配列して形成されている。
【００５７】
この実施の形態４では、第２外周側磁性薄板連結溶接部２５、第１外周側磁性薄板連結溶接部２６および第１内周側磁性薄板連結溶接部２７が所定枚の磁性薄板２４Ａを積層してなる積層体２３Ａの内周面および外周面の所定位置に溶接形成されているので、積層された磁性薄板２４Ａが互いに強固に連結されている。
そこで、この実施の形態４においても、上記実施の形態１と同様に、積層鉄心３２の周方向の両端側のティース先端面が不揃いとなるようなことが防止される。さらに、積層鉄心３２で構成された固定子鉄心２１Ｃに星形巻線ユニット３を巻装してなる固定子においても、導体線１の絶縁被膜が損傷されにくく、優れた絶縁性が得られる。
【００５８】
この実施の形態４によれば、環状に曲げ加工された１つの積層鉄心３２を突き合わせて円筒状の固定子鉄心２１Ｃを作製しているので、４つの分割積層鉄心２２を突き合わせて円筒状の固定子鉄心２１を作製する上記実施の形態１に比べて、固定子鉄心２１の生産性が向上される。
また、１つの積層鉄心３２で固定子鉄心２１Ｃを構成しているので、真円度が他の部位と比べて低下する突き合わせ部３１が１箇所となり、良好な真円度の固定子鉄心２１Ｃが得られる。さらに、突き合わせ部３１が１箇所であるので、しごきによるサイジング工程を施すことによって、良好な真円度の固定子鉄心２１Ｃが得られる。
【００５９】
また、第１外周側磁性薄板連結溶接部２６がティース２１ｂの径方向の外側に形成されているので、第１外周側磁性薄板連結溶接部２６がスロット２１ａの径方向の外側に形成されている上記実施の形態１に比べて、第１外周側磁性薄板連結溶接部２６を形成することによる出力低下を抑えることができる。
さらに、第１外周側磁性薄板連結溶接部２６が積層体２３Ａの両端から２つ目のティース２３ｂの外周側に形成されているので、第１外周側磁性薄板連結溶接部２６の溶接硬化による曲げ加工性の悪化がない。そこで、積層体２３Ａの端部の曲げ加工が容易となるので、積層体２３Ａを環状に曲げ加工する前に、積層体２３Ａの端部を固定子鉄心２１Ｃの曲率形状に変形させることにより、良好な真円度の固定子鉄心２１Ｃが得られる。
【００６０】
実施の形態５．
上記実施の形態４では、環状に曲げ加工された積層鉄心３２を突き合わせて溶接した円筒状の固定子鉄心２１Ｃに星形巻線ユニット３を巻装するものとしているが、この実施の形態５では、平板状の巻線ユニットを積層体２３Ａに装着し、積層体２３Ａを巻線ユニットとともに環状に曲げ加工し、曲げ加工された積層鉄心３２を突き合わせて溶接し、固定子２０Ａを作製するものとしている。
【００６１】
この実施の形態５では、積層鉄心２３Ａの第１および第２外周側磁性薄板連結溶接部２５、２６および第１内周側磁性薄板連結溶接部２７の溶接深さが、積層体２３Ａの幅方向（固定子鉄心２１Ｃの軸方向）の端部ほど深くなっている。また、固定子巻線９Ａを構成する巻線ユニット１６が、導体線１を波状に所定回巻回して平板状に成形されている。そして、図９に示されるように、平板状の巻線ユニット１６をスロット２３ａの開口側から積層体２３Ａに装着する。ついで、巻線ユニット１６が装着された積層体２３Ａを環状に曲げる。これにより、巻線ユニット１６が装着された積層鉄心３２が得られる。そこで、積層鉄心３２の両端を突き合わせ、突き合わせ部３１の外周面および内周面を溶接して、図８に示されるように、固定子巻線９Ａが円筒状の固定子鉄心２１Ｃに巻装された固定子２０Ａが得られる。
【００６２】
この実施の形態５では、上記実施の形態４の効果に加えて、平板状の巻線ユニット１６が装着された積層体２３Ａを環状に曲げているので、固定子巻線９Ａの巻装性が容易となり、固定子２０Ａの生産性および占積率が向上される。
また、積層鉄心２３Ａの第１および第２外周側磁性薄板連結溶接部２５、２６および第１内周側磁性薄板連結溶接部２７の溶接深さが、積層体２３Ａの幅方向（固定子鉄心２１Ｃの軸方向）の端部ほど深くなっているので、積層体２３Ａの幅方向の端部側における磁性薄板２４Ａの連結が強固となっている。そこで、巻線ユニット１６の曲げによって発生する応力が積層鉄心２３Ａに作用して、積層鉄心２３Ａの幅方向の端部側の磁性薄板２４Ａが剥がれることや、固定子鉄心２３Ｃが変形することが防止される。
なお、この実施の形態５において、第２外周側磁性薄板連結溶接部３０がティース先端面に施されている場合には、第２外周側磁性薄板連結溶接部３０の溶接深さを、積層体２３Ａの幅方向の端部ほど深くするようにしてもよい。この場合、積層体２３Ａの幅方向の端部側における磁性薄板２４Ａの連結がさらに強固となり、積層鉄心２３Ａの幅方向の端部側の磁性薄板２４Ａの剥がれや、固定子鉄心２３Ｃの変形が確実に防止される。
【００６３】
実施の形態６．
上記実施の形態５では、平板状の巻線ユニットを積層体２３Ａに装着し、積層体２３Ａを巻線ユニットとともに環状に曲げ加工し、曲げ加工された積層鉄心３２を突き合わせて溶接し、固定子２０Ａを作製するものとしているが、この実施の形態６では、巻線アッセンブリを積層体２３Ｂに装着し、積層体２３Ｂを巻線アッセンブリとともに環状に曲げ加工し、曲げ加工された積層鉄心３２Ａを突き合わせて溶接し、固定子２０Ｂを作製するものとしている。
【００６４】
ここで、巻線アッセンブリ３５の作製方法について図１０を参照しつつ説明する。
まず、１２本の連続導体線４０が平面上に１スロットピッチに並べられる。ついで、図１０に示されるように、１２本の連続導体線４０を一緒に所定ピッチ（２点鎖線の位置）で折り返し、図１１に示されるように、１２本の連続導体線４０が中心線Ｌに対して角度α度傾斜するように螺旋状に巻回された帯状の巻線ユニット４１を形成する。この連続導体線４０は、絶縁被覆された矩形断面を有する銅線からなる。
そして、巻線ユニット４１の幅方向に関して距離Ｄ離れた位置において、一対のピン群４２を巻線ユニット４１の表面側から各連続導体線４０間に挿入する。同様に、巻線ユニット４１の幅方向に関して距離Ｄ離れた位置において、一対のピン群４２を巻線ユニット４１の裏面側から各連続導体線４０間に挿入する。さらに、巻線ユニット４１の幅方向端部において、位置規制ピン群４３を各連続導体線４０間に挿入する。このようにして、ピン群４２、４３が図１１に示されるように、セットされる。ここで、距離Ｄは積層鉄心２３Ａのスロット２３ａの溝方向長さ（固定子鉄心２１Ｃの軸方向長さ）に略一致している。
【００６５】
そこで、巻線ユニット４１の表面側から各連続導体線４０間に挿入された一対のピン群４２が、図１１中実線矢印で示されるように、巻線ユニット４１の長さ方向で互いに逆方向に移動される。同様に、巻線ユニット４１の裏面側から各連続導体線４０間に挿入された一対のピン群４２が、図１１中点線矢印で示されるように、巻線ユニット４１の長さ方向で互いに逆方向に移動される。この時、位置規制ピン群４３が各連続導体線４０間に挿入されているので、連続導体線４０がバラバラとなることが阻止される。
そこで、一対のピン４２間に位置する各連続導体線４０の部位が巻線ユニット４１の長さ方向に対して直交するように変形され、スロット２３ａ内に収納される直線部４０ａとなる。そして、また、一対のピン４２の外方に位置する各連続導体線４０の部位が６スロット離れた直線部４０ａ間を連結するターン部４０ｂとなる。
【００６６】
これにより、図１２に示される巻線アッセンブリ３５が作製される。この巻線アッセンブリ３５は、図１２の紙面と直交する方向（巻線アッセンブリ３５の幅方向に相当）に重なった一対の直線部４０ａが１スロットピッチで配列され、一対の直線部４０ａの幅方向一側の直線部４０ａが６スロット離れた一対の直線部４０ａの幅方向他側の直線部４０ａにターン部４０ｂにより連結されて、構成されている。即ち、巻線アッセンブリ３５は、直線部４０ａがターン部４０ｂにより連結されて６スロットピッチで配列され、かつ、隣り合う直線部４０ａがターン部６０ｂにより幅方向（直線部４０ａの配列方向）の両側に連続導体線４０の幅分交互にずらされたパターンに形成された２本の連続導体線４０を、互いに６スロットピッチずらして直線部４０ａを重ねて配列してなる連続導体４０の対が、１スロットピッチづつずらされて６対配列されて構成されている。なお、図１２中ターン部４０ｂから延出する部位は、引き出し線に相当する。
【００６７】
ついで、固定子２０Ｂの作製方法について図１３および図１４を参照しつつ説明する。ここで、上記実施の形態５では、極数１２で３６個のスロット２３ａ（毎極毎相当たりのスロット数が１）が形成されている積層体２３Ａを用いるものとしているが、この実施の形態６では、極数１６で毎極毎相あたりのスロット数が２の場合であるので、９６個のスロット２３ａが形成されている積層体２３Ｂを用いている。
まず、図１３に示されるように、インシュレータ３６が積層体２３Ｂの各スロット２３ａに装着され、さらに２つの巻線アセンブリ３５が重ねられてスロット２３ａの開口側から積層体２３Ｂに装着される。これにより、巻線アッセンブリ３５は、４本の直線部４０ａが矩形断面の長手方向をスロット深さ方向に一致させて、かつ、スロット深さ方向に１列に並んでスロット２３ａ内に収納されて、積層体２３Ｂに装着されている。
【００６８】
その後、２つの巻線アセンブリ３５が装着された積層体２３Ｂを環状に曲げ、環状に曲げられた積層鉄心３２Ａの両端を突き合わせ、突き合わせ部３１をレーザ溶接して、２つの巻線アッセンブリ３５が装着された円筒状の固定子鉄心２１Ｄを得る。さらに、各連続導体線４０を所定の結線して、図１５に示される固定子２０Ｂが得られる。そして、２つの巻線アッセンブリ３５により固定子巻線９Ｂを構成している。
【００６９】
この実施の形態６では、第２外周側磁性薄板連結溶接部２５、第１外周側磁性薄板連結溶接部２６および第１内周側磁性薄板連結溶接部２７が所定枚の磁性薄板２４Ａを積層してなる積層体２３Ｂの内周面および外周面の所定位置に溶接形成されているので、積層された磁性薄板２４Ａが互いに強固に連結されている。
そこで、この実施の形態６においても、上記実施の形態５と同様に、積層鉄心３２Ａの周方向の両端側のティース先端面が不揃いとなるようなことが防止される。さらに、積層鉄心３２Ａで構成された固定子鉄心２１Ｄに巻線アッセンブリ３５を巻装してなる固定子２０Ｂにおいても、連続導体線４０の絶縁被膜が損傷されにくく、優れた絶縁性が得られる。
【００７０】
上記実施の形態５では、積層体２３Ａに装着される平板状の巻線ユニット１６が細い導体線１を波状に巻回して作製されているので、巻線ユニット１６のコイルエンドおよびスロット収納部の導体線１が不整列状態となっている。そこで、占積率の向上には限界があるとともに、コイルエンドの整形作業が必要となり、導体線１間の短絡を生じやすい。
この実施の形態６では、６スロット毎にスロット２１ａ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な波状に形成された１２本の連続導体線４０を一体に構成する巻線アッセンブリ３５を用いているので、直線部４０ａがスロット２１ａ内に１列に整列されて収納され、占積率をさらに向上されることができる。また、ターン部４０ｂが固定子鉄心２１Ｄの端面上で２列となって周方向に整列されて配列しているので、コイルエンド群のコンパクト化が図られると共に、コイルエンド同士の短絡が防止される。
また、巻線アッセンブリ３５における直線部４０ａおよびターン部４０ｂの整列性が高く、形状が均一に形成されているので、積層体２３Ｂの曲げ加工の際に、連続導体線４０と固定子鉄心２１Ｄとの短絡の発生が防止される。
【００７１】
なお、上記各実施の形態では、車両用交流発電機に適用される固定子および固定子鉄心について説明しているが、本発明は車両用交流発電機の固定子および固定子鉄心に限定されるものではなく、回転電機、例えば電動機の固定子および固定子鉄心に適用しても、同様の効果が得られる。
また、上記各実施の形態では、第２外周側磁性薄板連結溶接部２５が積層体２３、２３Ａの外周面の長さ方向を等分割する位置に設けられるものとして説明しているが、第２外周側磁性薄板連結溶接部２５は環状に成形された固定子鉄心の外周面を周方向に等分割する位置に設けられていてもよい。さらに、第２外周側磁性薄板連結溶接部２５は、必ずしも等角ピッチに設けられる必要はなく、積層体２３、２３Ａを曲げ加工する際にティース先端面の不揃いが発生しないように、積層された磁性薄板を互いに強固に連結する位置に設ければよい。
また、上記各実施の形態では、各連結溶接部が環状の固定子鉄心の外周面および内周面に周方向に等角ピッチに設けられているものとしているが、固定子鉄心の振動抑制を目的とし、各連結溶接部を不等角ピッチに設けて固定子鉄心の共振モードを意図的に変化させてもよい。
また、第１外周側磁性薄板連結溶接部２６および第１内周側磁性薄板連結溶接部２７は、積層体の周方向端部側に位置する第２外周側磁性薄板連結溶接部２５と積層体の周方向端部との間に設ければよい。そして、積層体の周方向端部側を構成する磁性薄板の部位の結合を確保するためには、第１外周側磁性薄板連結溶接部２６および第１内周側磁性薄板連結溶接部２７は、積層体の周方向端部近傍、即ち積層体の周方向端部から２スロットピッチ以内に設けることが望ましい。
【００７２】
【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。
【００７３】
この発明によれば、長さ方向と直交するように延設されたティースが長さ方向に所定の間隙を持って複数形成された帯状磁性薄板を複数枚積層してなる直方体の積層体を曲げ成形した少なくとも１つの積層鉄心を突き合わせて円筒状に形成され、隣り合う上記ティースにより画成されるスロットがスロット溝方向を軸方向とし、かつ、スロット開口を内周側に向けて周方向に複数形成されている回転電機の固定子鉄心において、
上記積層鉄心の突き合わせ部を接合一体化する内周側および外周側鉄心連結溶接部が、上記積層鉄心の突き合わせ部の内周側および外周側に軸方向に延びるように形成され、
積層された上記磁性薄板を接合一体化する第１内周側および第１外周側磁性薄板連結溶接部が、上記積層鉄心の周方向両端部の内周面および外周面に、上記内周側および外周側鉄心連結溶接部に近接して上記軸方向に延びるように形成され、
さらに、積層された上記磁性薄板を接合一体化する第２外周側磁性薄板連結溶接部が、上記積層鉄心の外周面に軸方向に延びるように形成されているので、積層体の曲げ加工時における積層体両端部のティース先端面の不揃いの発生が抑えられる回転電機の固定子鉄心が得られる。
【００７４】
また、上記第１内周側および外周側磁性薄板連結溶接部および上記第２外周側磁性薄板連結溶接部の溶接深さが、軸方向に関して異なっているので、積層体を構成する積層された磁性薄板の所定部位の溶接強度が高められ、積層体の曲げ加工時の変形が抑えられる。
【００７５】
また、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が、上記ティースの先端の内周面に形成されているので、積層体の曲げ加工時に、剛性の低い積層体両端部のティース先端面の不揃いの発生が抑えられる。
【００７６】
また、上記積層鉄心の突き合わせ部が上記ティースの周方向中央部に位置し、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が上記内周側鉄心連結溶接部を挟んで該突き合わせ部を構成する上記ティースに形成されているので、積層体の曲げ加工時にティース先端面の不揃いが発生しやすい積層体両端の剛性が高められ、ティース先端面の不揃いの発生が抑えられる。
【００７７】
また、積層された上記磁性薄板を接合一体化する第２内周側磁性薄板連結溶接部が、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が形成された上記ティースを除く全ての上記ティースの先端の内周面に軸方向に延びるように形成されているので、各ティース先端部の剛性が高められ、各ティース先端面の不揃いの発生が抑えられる。
【００７８】
また、上記第２内周側磁性薄板連結溶接部の溶接深さが、軸方向に関して異なっているので、積層体を構成する積層された磁性薄板の所定部位の溶接強度が高められ、積層体の曲げ加工時の変形が抑えられる。
【００７９】
また、上記第１および第２外周側磁性薄板連結溶接部が、上記ティースの径方向外側に位置しているので、溶接による磁気抵抗の悪化が抑えられる。
【００８０】
この発明は、隣り合うティースにより画成されたスロットがスロット溝方向を軸方向とし、かつ、スロット開口を内周側に向けて周方向に複数形成された円筒状の固定子鉄心と、上記固定子鉄心に巻装された固定子巻線とを備えた回転電機の固定子において、
上記固定子鉄心は、長さ方向と直交するように延設されたティースが長さ方向に所定の間隙を持って複数形成された帯状磁性薄板を複数枚積層してなる直方体の積層体を環状に曲げ成形した１つの積層鉄心の周方向両側面を突き合わせて円筒状に形成されており、
上記積層鉄心の突き合わせ部を接合一体化する内周側および外周側鉄心連結溶接部が、上記積層鉄心の突き合わせ部の内周側および外周側に軸方向に延びるように形成され、
積層された上記磁性薄板を接合一体化する第１内周側および第１外周側磁性薄板連結溶接部が、上記積層鉄心の周方向両端部の内周面および外周面に、上記内周側および外周側鉄心連結溶接部に近接して上記軸方向に延びるように形成され、
さらに、積層された上記磁性薄板を接合一体化する第２外周側磁性薄板連結溶接部が、上記積層鉄心の外周面に軸方向に延びるように形成されているので、固定子鉄心のティース先端面の不揃いの発生が抑えられ、ティース先端面の不揃いに起因する絶縁性の悪化を抑えることができる回転電機の固定子が得られる。
【００８１】
また、上記第１内周側および外周側磁性薄板連結溶接部および上記第２外周側磁性薄板連結溶接部の溶接深さが、軸方向に関して異なっているので、積層体を構成する積層された磁性薄板の所定部位の溶接強度が高められ、積層体の曲げ加工時の変形が抑えられる。
【００８２】
また、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が、上記ティースの先端の内周面に形成されているので、積層体の曲げ加工時に、剛性の低い積層体両端部のティース先端面の不揃いの発生が抑えら、絶縁性を向上させることができる。
【００８３】
また、上記積層鉄心の突き合わせ部が上記ティースの周方向中央部に位置し、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が上記内周側鉄心連結溶接部を挟んで該突き合わせ部を構成する上記ティースに形成されているので、積層体の曲げ加工時にティース先端面の不揃いが発生しやすい積層体両端の剛性が高められ、ティース先端面の不揃いの発生が抑えられ、絶縁性をさらに向上させることができる。
【００８４】
また、積層された上記磁性薄板を接合一体化する第２内周側磁性薄板連結溶接部が、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が形成された上記ティースを除く全ての上記ティースの先端の内周面に軸方向に延びるように形成されているので、各ティース先端部の剛性が高められ、各ティース先端面の不揃いの発生が抑えられ、絶縁性を確実に向上させることができる。
【００８５】
また、上記第２内周側磁性薄板連結溶接部の溶接深さが、軸方向に関して異なっているので、積層体を構成する積層された磁性薄板の所定部位の溶接強度が高められ、積層体の曲げ加工時の変形が抑えられる。
【００８６】
また、上記第１および第２外周側磁性薄板連結溶接部が、上記ティースの径方向外側に位置しているので、溶接による磁気抵抗の悪化が抑えられる。
【００８７】
また、上記直方体の積層体は、上記固定子巻線を上記スロットに装着した状態で環状に曲げ成形されているので、固定子巻線の装着性が向上されるとともに、固定子巻線の装着に起因する磁性薄板のまくり上がりが抑えられる。
【００８８】
また、上記固定子巻線は、導体線を所定スロット毎に上記スロット内の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いるので、巻線の整列性が高く、巻線の形状も均一となり、積層体の曲げ加工に起因する導体線間の短絡および導体線と固定子鉄心との間の短絡の発生を抑えることができる。
【００８９】
また、この発明に係る回転電機の固定子鉄心の製造方法は、磁性材料からなる帯状体からティースが所定間隙を持って複数形成された所定長さの磁性薄板を作製する工程と、
上記ティースを互いに重ねるように所定枚数の上記磁性薄板を積層して直方体の積層体を作製する工程と、
上記積層体の反ティース側の外周面の所定位置を、該積層体の外周面の幅方向全域に渡るように溶接して第２外周側磁性薄板連結溶接部を形成する工程と、
上記積層体の外周面の長さ方向の両端部近傍を、該積層体の外周面の幅方向全域に渡るように溶接して第１外周側磁性薄板連結溶接部を形成する工程と、
上記積層体の内周面の長さ方向の両端部近傍を、該積層体の内周面の幅方向全域に渡るように溶接して第１内周側磁性薄板連結溶接部を形成する工程と、
上記第１および第２外周側磁性薄板連結溶接部および上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が形成された上記積層体を曲げて積層鉄心を作製する工程と、
少なくとも１つの上記積層鉄心を突き合わせ、該突き合わせ部の外周面および内周面を該積層鉄心の軸方向全域に渡るように溶接して上記積層鉄心を円筒状に一体化する工程
とを備えているので、ティース先端面の不揃いの発生を抑えて固定子鉄心を製造できる回転電機の固定子鉄心の製造方法が得られる。
【００９０】
また、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が、上記ティースの先端の内周面に形成されているので、積層体の曲げ加工時に、剛性の低い積層体両端部のティース先端面の不揃いの発生が抑えらる。
【００９１】
また、上記積層鉄心の突き合わせ部が上記ティースの周方向中央部に位置し、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が上記内周側鉄心連結溶接部を挟んで該突き合わせ部を構成する上記ティースに形成されているので、積層体の曲げ加工時にティース先端面の不揃いが発生しやすい積層体両端の剛性が高められ、ティース先端面の不揃いの発生が抑えられる。
【００９２】
また、上記第１内周側磁性薄板連結溶接部が形成された上記ティースを除く全ての上記ティースの先端の内周面を軸方向全域に渡るように溶接して第２内周側磁性薄板連結溶接部を形成する工程が、上記積層体を曲げて積層鉄心を作製する工程に先だって行われるので、各ティース先端部の剛性が高められ、積層体の曲げ加工時に各ティース先端面の不揃いの発生が抑えられる。
【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鉄心を示す斜視図である。
【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鉄心の製造方法を説明する示す斜視図である。
【図４】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鉄心を示す斜視図である。
【図５】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鉄心を示す斜視図である。
【図６】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鉄心を示す斜視図である。
【図７】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鉄心を構成する積層体を示す斜視図である。
【図８】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を示す斜視図である。
【図９】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方法における巻線ユニットを積層体に装着した状態を示す斜視図である。
【図１０】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に適用される固定子巻線の製造方法を説明する図である。
【図１１】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に適用される固定子巻線の製造方法を説明する図である。
【図１２】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固定子巻線を構成する巻線アッセンブリを示す側面図である。
【図１３】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方法における巻線アッセンブリを積層体に装着する工程を説明する斜視図である。
【図１４】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方法における巻線アッセンブリを積層体に装着した状態を説明する斜視図である。
【図１５】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を示す斜視図である。
【図１６】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１７】従来の車両用交流発電機の固定子に適用される固定子巻線を製造する方法を説明する図である。
【図１８】従来の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体を示す斜視図である。
【図１９】従来の車両用交流発電機の固定子に適用される固定子鉄心を示す斜視図である。
【図２０】従来の車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を固定子鉄心に実装する方法を説明する工程断面図である。
【図２１】従来の改善策としての車両用交流発電機の固定子を製造する方法を説明する図である。
【図２２】従来の車両用交流発電機の固定子鉄心におけるティース先端面の不揃い状態の一例を説明する図である。
【図２３】従来の車両用交流発電機の固定子鉄心におけるティース先端面の不揃い状態の他の例を説明する図である。
【符号の説明】
９、９Ａ、９Ｂ  固定子巻線、２０、２０Ａ、２０Ｂ  固定子、２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ  固定子鉄心、２１ａ  スロット、２１ｂ  ティース、２２、２２Ａ、２２Ｂ  分割積層鉄心、２３、２３Ａ、２３Ｂ  積層体、２４、２４Ａ  磁性薄板、２５  第２外周側磁性薄板連結溶接部、２６  第１外周側磁性薄板連結溶接部、２７、２７Ａ、２７Ｂ  第１内周側磁性薄板連結溶接部、２８  外周側鉄心連結溶接部、２９  内周側鉄心連結溶接部、３０  第２内周側磁性薄板連結溶接部、３１  突き合わせ部、３２  積層鉄心、４０  導体線。
【図１】
0003621653.tif 000002
【図２】
0003621653.tif 000003
【図３】
0003621653.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003621653.tif 000006
【図６】
0003621653.tif 000007
【図７】
0003621653.tif 000008
【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】
0003621653.tif 000013
【図１３】
0003621653.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0003621653.tif 000016
【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】
0003621653.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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