(57)【要約】 【課題】１種類の導体セグメントを用いながら、通風性の良いコイルエンド構造を有する固定子巻線を備えた回転電機の固定子を提供する。  【解決手段】導体セグメントＳを、幅Ｗより厚みＴが小さいＷ＞Ｔの寸法関係を有する複数枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂで構成し、固定子鉄心２０のスロット２１に対し、複数枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂを厚みＴ方向で周方向に重ねて導体挿通部３１１、３２１を形成するとともに、コイルエンド群３０ａ、３０ｂを形成する斜状導体部３１３、３２３、３３３において、複数枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂを相互に離隔させることで、通風用の隙間Ｐを形成している。よって、コイルエンド群３０ａ、３０ｂを通風性の良い構造とすることができる。【選択図】図４
2014212638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周側にスロット（２１）を有する円環状の固定子鉄心（２０）と、前記固定子鉄心（２０）に巻装される固定子巻線（３０）とを備え、前記固定子巻線（３０）が平角導線を素線とする導体セグメント（Ｓ）を複数本連続的に接合して構成されている回転電機（１）の固定子（２）において、
前記導体セグメント（Ｓ）は、幅Ｗより厚みＴが小さいＷ＞Ｔの寸法関係を有する複数枚の分割平角導線（Ｓａ、Ｓｂ）で構成され、
前記スロット（２１）に対し、前記複数枚の分割平角導線（Ｓａ、Ｓｂ）が厚みＴ方向で前記固定子鉄心（２０）の周方向に重ねて挿通されるとともに幅Ｗ方向が前記固定子鉄心（２０）の径方向に沿って配置される導体挿通部（３１１、３２１）と、
一端が前記導体挿通部（３１１、３２１）に連なり、前記スロット（２１）から軸方向に突出したところで、厚みＴ方向に折曲される曲がり部（３１２、３２２、３３２）と、
前記曲がり部（３１２、３２２、３３２）の他端に連なり、前記固定子鉄心（２０）に対して周方向に斜行状態を呈する斜状導体部（３１３、３２３、３３３）とを有しており、
前記斜状導体部（３１３、３２３、３３３）には、前記複数枚の分割平角導線（Ｓａ、Ｓｂ）が相互に離隔することで、通風用の隙間（Ｐ）が設けられていることを特徴とする回転電機（１）の固定子（２）。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機（１）の固定子（２）において、
前記斜状導体部（３１３、３２３、３３３）には、前記複数枚の分割平角導線（Ｓａ、Ｓｂ）が厚みＴ方向で相互に離隔することで、固定子鉄心（２０）の径方向に対して通風路を形成する前記隙間（Ｐ）が設けられていることを特徴とする回転電機（１）の固定子（２）。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機（１）の固定子（２）において、
前記斜状導体部（３１３、３２３、３３３）には、前記複数枚の分割平角導線（Ｓａ、Ｓｂ）が幅Ｗ方向で相互に離隔することで、固定子鉄心（２０）の軸方向に対して通風路を形成する前記隙間（Ｐ）が設けられていることを特徴とする回転電機（１）の固定子（２）。
【請求項４】
請求項２に記載の回転電機（１）の固定子（２）において、
前記複数枚の分割平角導線（Ｓａ、Ｓｂ）の前記曲がり部（３１２、３２２、３３２）は、すべてが前記固定子鉄心（２０）の軸方向に同心的に重畳されるものであり、
前記曲がり部（３１２、３２２、３３２）のうち、外径側に位置する前記曲がり部（３１２、３２２、３３２）の曲率半径（Ｒ１）を、内径側に位置する前記曲がり部（３１２、３２２、３３２）の曲率半径（Ｒ２）に比して大きくすることで、外径側に位置する前記斜状導体部（３１３、３２３、３３３）と内径側に位置する前記斜状導体部（３１３、３２３、３３３）とを前記固定子鉄心（２０）の軸方向に対して徐々に離隔させて前記隙間（Ｐ）を形成すること特徴とする回転電機（１）の固定子（２）。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の回転電機（１）の固定子（２）において、
対となる前記導体セグメント（Ｓ、Ｓ’）は、一方の導体セグメント（Ｓ）の前記斜状導体部（３１３、３２３）と他方の導体セグメント（Ｓ’）の前記斜状導体部（３１３、３２３）とを接合するための接合部（３１４、３２４、３１４’、３２４’）を有していることを特徴とする回転電機（１）の固定子（２）。
【請求項６】
請求項５に記載の回転電機（１）の固定子（２）において、
前記接合部（３１４、３２４、３１４’、３２４’）は、前記導体セグメント（Ｓ、Ｓ’）を構成する前記複数枚の分割平角導線（Ｓａ、Ｓｂ）同士を接合するための接合部を兼用しており、すべての前記接合部（３１４、３２４、３１４’、３２４’）が田の字型に集合配置され、一体に溶接されていることを特徴とする回転電機（１）の固定子（２）。
【請求項７】
請求項５に記載の回転電機（１）の固定子（２）において、
前記接合部（３１４、３２４、３１４’、３２４’）は、前記導体セグメント（Ｓ、Ｓ’）を構成する前記複数枚の分割平角導線（Ｓａ、Ｓｂ）同士を接合するための接合部を兼用しており、すべての前記接合部（３１４、３２４、３１４’、３２４’）が前記固定子鉄心（２０）の径方向に対してＩの字型に一列配置され、一体に溶接されていることを特徴とする回転電機（１）の固定子（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両に搭載され、電動機（高電圧高出力モータ）や交流発電機（オルタネータ）として使用される回転電機の固定子に関するもので、詳しくは、円環状固定子鉄心に巻装される固定子巻線、特に、導体セグメント接合型の固定子巻線の改良構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
〔従来の技術〕
従来から、車両用交流発電機等の回転電機では、固定子に種々なタイプの固定子巻線が採用されてきたが、素線として平角導線を用いる固定子巻線が主流となっている。なかでも、固定子鉄心のスロットに整列して配置される複数の電気導体を固定子鉄心の端部から軸方向に突出したところで接合して巻線を構成する導体セグメント接合型の固定子巻線が、導体の占積率向上を図れ、コンパクトなコイルエンドを実現できる好適な構造として、専ら実用に供されている。
【０００３】
このような導体セグメント接合型の固定子巻線は、例えば、特許文献１に開示されているもので、次のような具体的構造を有している。
導体セグメントとして、２本の直線部をＵ字部で連結した所謂Ｕ字状導体セグメントを用い、そのＵ字部を捩りながら広げて２本の直線部を固定子鉄心の異なるスロットに挿通するとともに、スロットより突出する残部の導体突出部分を固定子鉄心の周方向へ傾けて斜行部（斜状導体部）を形成しておき、その後、各スロットの径方向に複数層に積層される他の導体セグメントとの関係において、斜行部（斜状導体部）先端側の２つの導体端部を対となる導体セグメントの導体端部とそれぞれ組合わせて端部対を形成し、この端部対を溶接により接合することで、コイルエンド群を形成するとともに、連続した所望の巻線を構築するものである。
【０００４】
ところで、近年、この種の回転電機には、小型・高性能化の要求がますます厳しくなってきており、回転子、固定子等の構成部品個々に対しても、当然のことながらかかる要求に資する改善追究がなされている。
ことに、回転電機では、小型化あるいは高出力化するに際して、固定子巻線からの発熱が常に問題視されている。そのため、現状の大きさのままの回転電機で或いは一層小型の回転電機で高出力化を達成する効果的な手段として、固定子巻線の冷却効率を向上させる技術が創案され、例えば、車両用交流発電機（オルタネータ）においては、冷却ファンを内蔵し、ハウジング内に積極的に導入する冷却風によって固定子巻線を冷却するようになっている。
【０００５】
つまり、冷却ファンを回転子に取付けるとともに、ハウジングに通風窓を設けることにより、回転子が回転する運転中は、ハウジング内に吸入された空気が固定子巻線のコイルエンド群を通過して排出されるようにし、固定子巻線を強制冷却するわけである。
しかしながら、導体セグメント接合型の固定子巻線は、固定子鉄心の両端部から軸方向に突出するコイルエンド群が密に束状になっているため、ここに冷却空気を強制送風しても固定子巻線内への通風性が悪く、冷却効率がさほど高くならない。
【０００６】
そこで、固定子巻線のコイルエンド群の通風性を改善する構造が種々検討され、例えば、上記特許文献１の回転電機のごとく、一方の導体セグメントの斜行部と他方の導体セグメントの斜行部との間に隙間を設ける提案がなされている。
ところが、上記構造の固定子巻線は、固定子鉄心の径方向に重なる導体セグメントの斜行部の突出高さ（軸方向長）をそれぞれ異ならせるものであり、２種類以上の導体セグメントを必要とするため、製造面で問題があった。
したがって、このような導体セグメント接合型の固定子巻線において、更なる改良を加え、製造上有利で、かつ、通風性の良いコイルエンド群構造を如何にして得るかが当業者の共通の課題となっている。
本発明者は、種々の実験・研究を重ね、かかる課題を解決するための具体的手段を探究した結果、導体セグメント接合型の基本構成自体を積極的に活用しながら、上記要求に資する構造の固定子巻線を実現可能な方策を突き止めた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１６４５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、導体セグメント接合型の固定子巻線において、導体セグメントを形成する素線自体の構造を工夫することにより、導体セグメントの種類を増やすことのない製造面での優位性を確保しながら、通風性の良いコイルエンド群構造を有する固定子巻線を実現し、回転電機の一層の小型化・性能向上に資する固定子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の発明は、内周側にスロットを有する円環状の固定子鉄心と、固定子鉄心に巻装される固定子巻線とを備え、固定子巻線が平角導線を素線とする導体セグメントを複数本連続的に接合して構成されている回転電機の固定子であって、導体セグメント自体を、幅Ｗより厚みＴが小さいＷ＞Ｔの寸法関係を有する複数枚の分割平角導線で構成している。  
そして、この導体セグメントは、スロットに対し、複数枚の分割平角導線が厚みＴ方向で固定子鉄心の周方向に重ねて挿通されるとともに幅Ｗ方向が固定子鉄心の径方向に沿って配置される導体挿通部と、一端が導体挿通部に連なり、スロットから軸方向に突出したところで、厚みＴ方向に折曲される曲がり部と、この曲がり部の他端に連なり、固定子鉄心に対して周方向に斜行状態を呈する斜状導体部とを有していて、斜状導体部には、複数枚の分割平角導線が相互に離隔することで、通風用の隙間が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
上記構成を有する本発明によれば、固定子巻線のコイルエンド群をなす斜状導体部分に冷却用の通風路を形成できるため、コイルエンド群自体を風通しの良い構造とすることができ、固定子巻線の冷却効率を向上することができる。
【００１１】
特に、導体セグメント接合型の固定子巻線において、コイルエンド群に通風路を形成するにもかかわらず、導体セグメント自体を１種類にすることができ、しかも、導体セグメントを構成する複数枚の分割平角導線を相互に離隔させるだけで、所望の通風路を形成できるため、種々な要求性能にも容易に対応することができる。
加えて、導体セグメントは、固定子鉄心のスロットに対し、複数枚の分割平角導線を厚みＴ方向で固定子鉄心の周方向に重ねて挿通する（したがって幅Ｗ方向を固定子鉄心の径方向に沿って配置する）ことで導体挿通部を形成し、かつ、幅Ｗより薄い厚みＴ方向に折曲して斜状導体部を形成しているため、複数枚の分割平角導線を幅Ｗ方向が固定子鉄心の周方向になるように配置し幅Ｗ方向に折曲する場合に比して、曲がり部を種々な曲率で曲げ易く、種々な形態の通風路を容易に形成することができる。
【００１２】
よって、製造面で有利な導体セグメントを自在に活用し、通風性の良いコイルエンド群構造を有する固定子巻線を実現することができ、回転電機の一層の小型化・性能向上に資する固定子を提供することができる。
なお、導体セグメント自体を複数枚の分割平角導線で構成しているため、うず電流損失を低減することができるという副次的効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の固定子を適用した回転電機の一実施形態の全体構成を説明するためのもので、車両用交流発電機の上半部を断面にして示す正面図である（実施例１）。
【図２】本発明の固定子において、固定子鉄心に巻装される固定子巻線（導体セグメント）のスロット内における一配置状態を示す部分断面図である（実施例１）。
【図３】本発明の固定子において、固定子巻線の一配列状態の主要部を一部断面にして示す斜視図である（実施例１）。
【図４】本発明の固定子において、上記固定子巻線を構成する導体セグメントの斜視図である（実施例１）。
【図５】対となる導体セグメントの接合形態の説明に供するもので、連続接続した複数本の導体セグメントの全体構成を示す斜視図およびその接合部を固定子鉄心の軸方向から見た拡大正面図である（実施例１）。
【図６】対となる導体セグメントの別の接合形態として、２つの異なる接合形態を示すもので、（ａ）および（ｂ）はそれぞれ接合部を固定子鉄心の軸方向から見た正面図である（実施例２）。
【図７】本発明の固定子における他の実施形態として、特に、導体セグメントの主要部をなす曲がり部の詳細説明に供するものであり、導体セグメントの主要部の斜視図およびその曲がり部を固定子鉄心の径方向から見た拡大正面図である（実施例３）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００１５】
本実施例は、本発明を適用する回転電機を代表して、車両用交流発電機（オルタネータ）を例示しており、以下の説明では、まず、車両用交流発電機の基本構成を概説したのち、本発明の各実施例における特徴点およびその基本的機能について順次説明し、最後に本発明の特徴点とその特徴点毎の作用効果を要約列挙する。
【００１６】
なお、各実施例において、同一または均等部分には、同一符号を付し、重複説明を省略することとする。また、図中に付した方向の表示（「軸方向」、「径方向」、「周方向」）は、固定子、とりわけ固定子鉄心を基準にした方向を示すもので、固定子鉄心の軸方向、径方向、周方向を指しており、文中ではそれぞれ単に「軸方向」、「径方向」、「周方向」と簡略化して使用することもある。
【００１７】
［実施例１］
〔車両用交流発電機の基本構成〕
図１に示す車両用交流発電機１は本発明の固定子２の一実施形態を備えているものであり、当該交流発電機１の基本構成を図１に基づいて説明する。
【００１８】
車両用交流発電機１は、電機子として働く固定子２と、界磁として働く回転子３と、固定子２を挟持固定するとともに回転子３を回転可能に支持するハウジング４（フロントハウジング４ａおよびリアハウジング４ｂ）と、固定子２から出力される交流電圧を直流電圧に変換する整流装置５とを含んで構成されている。固定子２は、円環状の固定子鉄心２０に多相の固定子巻線３０が巻装されて構成されるものであるが、その具体的構成の詳細については後述する。
【００１９】
回転子３は、シャフト６と一体になって回転するものであり、ランデル型ポールコア７、界磁巻線８、スリップリング９、１０、冷却ファンとしての斜流ファン１１および遠心ファン１２を備えている。シャフト６は、プーリ１３に連結されており、車両に搭載された走行用のエンジン（図示せず）により回転駆動される。
【００２０】
ランデル型ポールコア７は、一組のポールコアを互いに噛み合うように組み合わせて構成されている。そして、このポールコア７は、シャフト６に組み付けられたボス部７１と、ボス部７１の両端から径方向に延びるディスク部７２と、極数に応じて設けられた爪状磁極部７３を備えている。
【００２１】
プーリ側の斜流ファン１１は、一方のポールコア７端面に溶接などによって固着されたベース板に対して、鋭角な傾斜を持つブレードおよび直角のブレードからなる複合ブレードを備えており、また、反プーリ側の遠心ファン１２は、他方のポールコア７端面に溶接などによって固着されたベース板に対して、直角のブレードのみからなるブレードを備えている。各ファン１１、１２は、回転子３と一体になって回転し、固定子２の固定子巻線３０に冷却風を供給する送風装置を構成している。
【００２２】
この送風装置に呼応して、ハウジング４には、フロントハウジング４ａおよびリアハウジング４ｂの軸方向端面にそれぞれ冷却風の吸入孔４１が設けられており、ハウジング４の外周両肩部には、固定子巻線３０の第１コイルエンド群３０ａと第２コイルエンド群３０ｂのそれぞれの径方向外側に対応させて冷却風の排出孔４２が設けられている。
【００２３】
なお、整流装置５は、車両用交流発電機１の反プーリ側の端部に設けられており、ハウジング４内に導入される冷却風の一部が通過するようになっている。
【００２４】
〔固定子２の具体的構造〕
次に、固定子２の具体的構造について、図２〜図５をも参照しながら説明する。
【００２５】
まず、図１〜図３に基づいて固定子２の基本構成を概説する。
本実施例の固定子２は、回転子３の磁極数に対応して、固定子鉄心２０に三相の固定子巻線３０が巻装されている。
【００２６】
固定子鉄心２０は、複数枚のコアシート（鋼板）を積層して構成された積層コアからなり、全体として円環状（円筒状）を呈している。固定子鉄心２０の内周面には、固定子鉄心２０の両端部を軸方向に貫通する複数のスロット２１が周方向に等ピッチに、かつ、径方向に放射状に設けられている。複数のスロット２１には、絶縁シート２２を介装して固定子巻線３０が巻装されている。そして、固定子巻線３０は、固定子鉄心２０の一方の端部側から軸方向に露出（突出）する部分が第１コイルエンド群３０ａを形成するとともに、固定子鉄心２０の他方の端部側から軸方向に露出（突出）する部分が第２コイルエンド群３０ｂを形成している。
【００２７】
固定子巻線３０は、所定形状の導体セグメントＳが連続的に接合されることで巻線体を構築する所謂導体セグメント接合型巻線として構成されており、固定子鉄心２０の各スロット２１に対して偶数本の導体セグメントＳが電気導体として収容されている。本実施例の固定子巻線３０は、三相で、４本の導体セグメントＳ１〜Ｓ４が、固定子鉄心２０の径方向に関して内周側から内端層、内中層、外中層、外端層の順で一列に配列されている。そして、それぞれの導体セグメントＳ１〜Ｓ４には、図４に示すごとき詳細構造を有する所謂Ｕ字状導体セグメントＳが用いられている。
もっとも、Ｉ字状の導体セグメントを組合せて用いることも可能であり、かかるケースについては後述する変形例で補説する。
【００２８】
しかして、上記のＵ字状導体セグメントＳについて、以下図４をも参照しながら説明する。なお、本実施例ではすべての導体セグメントＳに同一構造のものを採用しているため、図３および図４中において、対となる導体セグメントに関しては、破線で示すとともに、同一構成要素には同一記号に「’（アポストロフィ）」を付して区別することとし、構成要素の個別説明を省略する。
【００２９】
本実施例の所謂Ｕ字状導体セグメントと呼称される導体セグメントＳは、一端側がＵ字状に折曲して形成され、他端側が後工程で対となる導体セグメントＳ’と接合される開放端をなす基本構成を有している。
この基本構成を導体セグメントＳの製作過程（固定子鉄心２０への組付過程）にしたがって説明すれば、まず素線としては、定寸切断した断面矩形状の平角導線を用いている。そして、定寸切断した平角導線をＵ字状に折り曲げて、２本の直線部３１、３２と１個のＵ字部（ターン部）３３を形成した後に、この２本の直線部３１、３２を所定位置で所定方向に捩じるように広げて所定の間隔（スパン）を有するように変形する。そして、それぞれの直線部３１、３２を、固定子鉄心２０の一端からスロット２１内に挿通して導体挿通部３１１、３２１を形成するとともに、固定子鉄心２０の他端から突出した導体突出部を、周方向に折曲することにより、曲がり部３１２、３２２と、周方向に傾斜して延びる斜状導体部３１３、３２３とを形成する。
なお、斜状導体部３１３、３２３の先端には、対となる導体セグメントＳ’との接合に供する直行状の接合部３１４、３２４を残しており、この接合部３１４、３２４と斜状導体部３１３、３２３との間にも、上記曲がり部３１２、３２２と同様な接合用曲がり部３１５、３２５を形成している。
【００３０】
かくして、導体セグメントＳは、開放端側に位置し固定子鉄心２０の一端側から軸方向に突出する各部分、つまり曲がり部３１２、３２２、斜状導体部３１３、３２３、接合部３１４、３２４および接合用曲がり部３１５、３２５からなる部分で、第１コイルエンド群３０ａを形成している。
また、導体セグメントＳは、反開放端側に位置するＵ字部３３が固定子鉄心２０の他端側から軸方向に突出し、上記曲がり部３１２、３２２および斜状導体部３１３、３２３と実質的に同様な曲がり部３３２および斜状導体部３３３を有している。そして、このＵ字部３３によって第２コイルエンド群３０ｂが形成される。
さらに、導体セグメントＳは、導体挿通部３１１、３２１が、固定子鉄心２０のスロット２１に対し、図２に示すＳ１〜Ｓ４のごとく径方向に一列に配置されるものである。
【００３１】
〔本発明の特徴事項〕
本発明の固定子２の特徴は、固定子巻線３０において、素線をなす導体セグメントＳ自体の構造と、その配線構造、とりわけコイルエンド群３０ａ、３０ｂを形成する斜状導体部３１３、３２３、３３３の具体的構造にあり、図２、図４および図５に基づいてさらに詳しく説明する。
【００３２】
導体セグメントＳは、全長にわたって同一の矩形状の断面（幅Ｗより厚みＴが小さいＷ＞Ｔの寸法関係）を有する２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂで構成されている。
そして、導体セグメントＳの各分割平角導線Ｓａ、Ｓｂは、固定子鉄心２０のスロット２１に対し、２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂが厚みＴ方向で固定子鉄心２０の周方向に密に重ねて挿通されるとともに幅Ｗ方向が固定子鉄心２０の径方向に沿って配置される導体挿通部３１１、３２１を有している。
また、各分割平角導線Ｓａ、Ｓｂは、一端が導体挿通部３１１、３２１の一端側に連なり、スロット２１から軸方向に突出したところで、厚みＴ方向に折曲される曲がり部３１２、３２２と、曲がり部３１２、３２２の他端に連なり、固定子鉄心２０に対して周方向に斜行状態を呈する斜状導体部３１３、３２３とを有している。
また、各分割平角導線Ｓａ、Ｓｂは、導体挿通部３１１、３２１の他端側同士を繋ぐＵ字部３３においても、上記曲がり部３１２、３２２および斜状導体部３１３、３２３と同様な曲がり部３３２および斜状導体部３３３を有している。
【００３３】
そして、各分割平角導線Ｓａ、Ｓｂは、すべての曲がり部３１２、３２２、３３２が固定子鉄心２０の軸方向に同心的に重畳されるものである。そして、外径側に位置する曲がり部３１２、３２２、３３２と、内径側に位置する曲がり部３１２、３２２、３３２とは、実質的に同一の大きさの曲率半径（後述の図７に示すＲ１、Ｒ２）を有しているものの、外径側に位置する曲がり部３１２、３２２、３３２は、軸方向に直線状に突出する直行部分３１２ａ、３２２ａ、３３２ａを有していて、内径側に位置する曲がり部３１２、３２２、３３２との間に段差を形成している。したがって、この両者の曲がり部３１２、３２２、３３２によって、２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂは、斜状導体部３１３、３２３、３３３のところが、相互に厚みＴ方向（軸方向）に所定間隔で離隔し、斜状導体部３１３、３２３、３３３の全長にわたって一様に通風用の隙間Ｐを形成している。この隙間Ｐは、固定子巻線３０の第１、第２コイルエンド群３０ａ、３０ｂに対して、固定子鉄心２０の径方向に開口する通風路を形成するものである。
【００３４】
なお、各分割平角導線Ｓａ、Ｓｂにおいて、斜状導体部３１３、３２３と接合部３１４、３２４との間に形成される接合用曲がり部３１５、３２５においても、上記曲がり部３１２、３２２、３３２と同様の関係構造になっており、外径側に位置する接合用曲がり部３１５、３２５は、軸方向に直線状に突出する直行部分３１５ａ、３２５ａを有しており、上記の一様な通風用隙間Ｐの形成に貢献している。
【００３５】
そして、対となる導体セグメントＳ、Ｓ’は、図５に示すように、連続的に接合される。対となる導体セグメントＳ、Ｓ’は、一方の導体セグメントＳの斜状導体部３１３、３２３と他方の導体セグメントＳ’の斜状導体部３１３’、３２３’とを接合するための直行状の接合部３１４、３２４、３１４’、３２４’を有している。この接合部３１４、３２４、３１４’、３２４’は、導体セグメントＳ、Ｓ’を構成する２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂ同士を接合する接合部を兼用しており、すべての接合部、つまり対となる接合部同士（接合部３１４と接合部３２４’、および接合部３２４と接合部３１４’）がそれぞれ田の字型に集合配置され、溶接玉Ｑにて一体に溶接されている。このように、溶接玉Ｑは、全体として小さく一点に集中している。
【００３６】
次に、上記構成の固定子２を備えた車両用交流発電機１が奏する作用効果を項目別に説明する。
【００３７】
〔基本的機能〕
車両用交流発電機１は、ベルト等を介してプーリ１３にエンジン（図示せず）からの回転力が伝えられると回転子３が所定方向に回転する。この状態で回転子３の界磁巻線８に励磁電流を流すことにより、ランデル型ポールコア７のそれぞれの爪状磁極部７３が励磁され、固定子巻線３０に三相交流電圧を発生させることができ、整流装置５の出力端子からは所定の直流電流が取り出される。
車両用交流発電機１は、固定子巻線３０の発熱により発電効率が低下することが知られており、固定子巻線３０を強制送風により冷却するための送風装置として、回転子３には斜流ファン１１および遠心ファン１２が装着されている。
したがって、発電中は、回転子３と共にファン１１、１２が回転することにより、ハウジング４内に吸入孔４１から流入し、固定子巻線３０の第１、第２コイルエンド群３０ａ、３０ｂを通過して、排出孔４２からハウジング４外に流出するという、冷却風が発生し、固定子巻線３０が強制的に冷却される。
【００３８】
ここで、冷却風は、上述のごとく、固定子巻線３０の第１、第２コイルエンド３０ａ、３０ｂを径方向に通過するために、ここでの通風抵抗を如何に低減するかが固定子巻線３０を冷やす決め手となる。
本実施例においては、導体セグメントＳ自体の構造および固定子巻線３０の第１、第２コイルエンド群３０ａ、３０ｂを形成する斜状導体部３１３、３２３、３３３自体の構造を工夫しており、小型・高性能化、製造面等の諸点で次のような特質を発揮する。
【００３９】
〔回転電機としての小型・高性能化について〕
（１）導体セグメントＳにおいて、固定子巻線３０の第１、第２コイルエンド群３０ａ、３０ｂを形成する斜状導体部３１３、３２３、３３３には、２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂを相互に離隔させて通風用の隙間Ｐを設け、この隙間Ｐによって、固定子巻線３０の第１、第２コイルエンド群３０ａ、３０ｂに対して、固定子鉄心２０の径方向に開口する通風路を形成している。このため、固定子巻線３０の第１、第２コイルエンド群３０ａ、３０ｂ自体を冷却風が良好に通過する風通しの良い構造とすることができ、固定子巻線３０の冷却効率を向上することができる。
（２）また、斜状導体部３１３、３２３、３３３は、２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂが厚みＴ方向で固定子鉄心２０の軸方向に重畳して形成されているため、２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂを軸方向に離隔させても、薄肉部分を有効活用して、固定子巻線３０の第１、第２コイルエンド群３０ａ、３０ｂ自体の突出高さ（軸方向長）をさほど大きくすることなく、隙間Ｐを設けることができ、この点でも小型化に貢献できる。
（３）また、１本の導体セグメントＳ自体を２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂで構成し、導体を分割構造にしているため、同一通電面積におけるうず電流損失を低減することができるという副次的効果も奏する。
（４）したがって、車両用交流発電機１の小型・高性能化を図ることができる。
【００４０】
〔製造面等について〕
（１）特に、導体セグメント接合型の固定子巻線３０において、第１、第２コイルエンド群３０ａ、３０ｂに通風用の隙間Ｐ（通風路）を形成するにもかかわらず、導体セグメントＳ自体を１種類にすることができ、分割平角導線Ｓａ、Ｓｂにも全長にわたって同一断面形状の平角線を用いることができる。したがって、汎用の平角導線を用いた安価で製造の容易な導体セグメントＳとすることができる。
（２）しかも、導体セグメントＳを構成する２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂを相互に離隔させる離隔量を調整するだけで、所望の通風用の隙間Ｐ（通風路）を形成できるため、設計自由度が増し、種々な要求性能にも容易に対応することができる。
（３）また、導体セグメントＳは、固定子鉄心２０のスロット２１に対し、２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂを厚みＴ方向で固定子鉄心２０の周方向に重ねて挿通するとともに幅Ｗ方向を固定子鉄心２０の径方向に沿って配置することで導体挿通部３１１、３２１を形成し、かつ、幅Ｗより薄い厚みＴ方向に折曲して斜状導体部３１３、３２３、３３３を形成しているため、２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂを幅Ｗ方向が固定子鉄心２０の周方向になるように配置し幅Ｗ方向に折曲する場合に比して、曲がり部３１２、３２２、３３２を小さな曲げ荷重で種々な曲率に曲げることが可能で、冷却効率に資する種々な形態の通風用の隙間Ｐ（通風路）を容易に形成することができる。
（４）対となる導体セグメントＳ、Ｓ’の接合部３１４、３２４、３１４’、３２４’が、導体セグメントＳ、Ｓ’自体を構成する２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂ同士の接合部を兼用しており、すべての接合部３１４、３２４、３１４’、３２４’を一体に溶接しているため、接合作業を効率よく実施することができる。しかも、すべて（４つずつ）の接合部（例えば２つの接合部３１４と２つの接合部３２４’）を田の字型に集合配置しているため、溶接玉Ｑを小さくすることができ、隣接して配置される導体セグメントとの間に充分な電気的絶縁距離を確保できる。  
【００４１】
［実施例２］
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例では、上述の実施例１との相違点を中心にして主に図６を参照しながら説明する。
本実施例は、対となる導体セグメントＳ、Ｓ’の接合部３１４、３２４、３１４’、３２４’が、導体セグメントＳ、Ｓ’自体を構成する２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂ同士を接合する接合部と兼用になっている点では実施例１と同様であるが、すべての接合部３１４、３２４、３１４’、３２４’を接合する別の接合形態として、第１と第２の２つの異なる接合形態例を示すものである。
【００４２】
第１の接合形態である図６（ａ）に示す例では、対となる導体セグメントＳ、Ｓ’は、すべて（４つずつ）の接合部３１４、３２４、３１４’、３２４’が、固定子鉄心２０の径方向に対してＩの字型に一列配置され、溶接玉Ｑで一体に溶接されている。
なお、図４等の他の図面をも参照しながら、対となる導体セグメントＳ、Ｓ’のうち、一方の導体セグメントＳを代表して付随構成を補足すると、導体セグメントＳを構成する２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂは、接合部側（反Ｕ字部側）の斜状導体部３１３、３２３が、曲がり部３１２、３２２および接合用曲がり部３１５、３２５の段差によって軸方向にズレることで、分割平角導線Ｓａ、Ｓｂ間に通風用の隙間Ｐが形成されるとともに、一方の分割平角導線Ｓａが幅Ｗ分だけ径方向に傾倒されることで、２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂの接合部３１４、３２４同士が径方向に並置されている。  
【００４３】
上記構成によれば、実施例１と同様な作用効果が得られることは勿論、次のごとき本実施形態特有の作用効果を奏する。
導体セグメントＳ、Ｓ’の接合部３１４、３２４、３１４’、３２４’は、電気抵抗が大きく必然的に発熱も大きくなるが、本実施例では、接合部３１４、３２４、３１４’、３２４’全体が径方向に薄く延びる扁平状態になるため、表面積を大きくし放熱を促進することができる。
【００４４】
［第１接合状態の変形例］
なお、上述した第１の接合形態によれば、２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂを接合部３１４、３２４のところで幅Ｗ方向に並置することになるため、変形例として、斜状導体部３１３、３２３に、軸方向の通風路（通風用の隙間Ｐ）を設けることができる。つまり、斜状導体部３１３、３２３において、接合部３１４、３２４の手前のところで、２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂを積極的にしかも大きく径方向へズラして幅Ｗ方向で相互に離隔させることにより、２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂ間に軸方向の隙間Ｐを形成するわけである。このような軸方向の隙間Ｐは、コイルエンド群３０ａの突出高さ（軸方向長）に実質的に影響しないため、この軸方向の隙間Ｐを通風路として活用することにより、コイルエンド群３０ａを最短の突出高さ（軸方向長）で、かつ、風通しの良い構造とすることができる。
【００４５】
第２の接合形態である図６（ｂ）に示す例では、対となる導体セグメントＳ、Ｓ’は、すべて（４つずつ）の接合部３１４、３２４、３１４’、３２４’が、固定子鉄心２０の周方向に対してＩの字型に一列配置され、溶接玉Ｑで一体に溶接されている。
なお、対となる導体セグメントＳ、Ｓ’は、実施例１と同様に、各導体セグメントを構成する２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂが、斜状導体部３１３、３２３’のところで、曲がり部３１２、３２２’および接合用曲がり部３１５、３２５’の段差によって軸方向にズレて、通風用の隙間Ｐが形成される他に、一方の斜状導体部３１３と 他方の斜状導体部３２３’とが、径方向に幅Ｗ／２分ずつ傾倒することで、対となる導体セグメントＳ、Ｓ’の接合部３１４、３２４同士が周方向に一列に配置されている。  
【００４６】
上記構成によれば、実施例１と同様な作用効果が得られることは勿論、次のごとき本実施形態特有の作用効果を奏する。
対となる導体セグメントＳ、Ｓ’において、接合部３１４、３２４、３１４’、３２４’全体の径方向における占有幅を最小幅にすることが可能となる。つまり、実質的に分割平角導線Ｓａ、Ｓｂの幅Ｗと同じ幅まで減らすことができるわけで、径方向に隣接する他相の導体セグメントとの電気的絶縁距離を充分確保し、より一層の小型化に貢献することができる。
【００４７】
［実施例３］
次に、本発明の実施例３について、実施例１との相違点を中心に図７に基づいて説明する。
導体セグメントＳにおいて、実施例１では、２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂの曲がり部３１２、３２２、３３２を実質的に同一の曲率半径にしているが、本実施例においては、２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂの曲がり部３１２、３２２、３３２の曲率半径を変えているのが最大の特徴である。
つまり、図７に示すように、２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂの曲がり部３１２、３２２、３３２は、すべてが固定子鉄心２０の軸方向に同心的に重畳されているものの、各曲がり部３１２、３２２、３３２のうち、外径側に位置する曲がり部３１２、３２２、３３２の曲率半径Ｒ１を、内径側に位置する曲がり部３１２、３２２、３３２の曲率半径Ｒ２に比して大きくすることで、外径側に位置する斜状導体部３１３、３２３、３３３と内径側に位置する斜状導体部３１３、３２３、３３３とを固定子鉄心２０の軸方向に対して徐々に離隔させて隙間Ｐを形成している。
要するに、各曲がり部３１２、３２２、３３２において、実施例１のごとき、破線で示す軸方向に直線状に突出する直行部分３１２ａ、３２２ａ、３３２ａを実質的になくするようにしたものである。
【００４８】
上記構成の実施例３によれば、２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂのうち、外側に位置する分割平角導線Ｓａの曲がり部３１２、３２２、３３２には直行部分がなく、滑らかにコイルエンド群の外表面を形成するため、白抜き矢印に示す冷却風は曲がり部３１２、３２２、３３２に何ら遮られることなく、円滑に斜状導体部３１３、３２３、３３３へと誘導される。勿論、隙間Ｐ内においても、冷却風の良好な流線を確保することができる。よって、冷却風による良好な冷却効果が得られる。
【００４９】
［変形例］
以上本発明の固定子を３つの実施例について詳述してきたが、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々変形することが可能であり、その変形例を例示する。
【００５０】
（１）上述の実施例では、導体セグメントＳを２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂで構成したが、３枚以上の分割平角導線を用いて構成するようにしても良い。
（２）上述の実施例では、第１、第２コイルエンド群３０ａ、３０ｂを形成する両側の斜状導体部３１３、３２３、３３３に隙間Ｐを形成したが、片側のみ、とりわけ、第１コイルエンド群３０ａを形成する側の斜状導体部３１３、３２３、３３３にのみ隙間Ｐを設けるようにしても良いことは勿論である。
（３）上述の実施例では、三相の固定子巻線３０の例として固定子鉄心２０の各スロット２１に４本の導体セグメントＳ１〜Ｓ４が挿入される固定子２について説明したが、固定子巻線３０の相数、巻線方式等に応じてスロット２１に挿入される導体セグメントの数は随時変更されるものであり、種々の固定子に適用することができる。
【００５１】
（４）上述の実施例では、導体セグメントとして、一端にＵ字部を有するＵ字状導体セグメントＳを用いて固定子巻線３０を構成するようにしたが、Ｕ字部を含まないほぼ直線状の所謂Ｉ字状導体セグメントを用いて固定子巻線３０を構成する場合においても、Ｉ字状導体セグメントの両端にコイルエンド群を形成する斜状導体部をそれぞれ折曲形成するため、Ｉ字状導体セグメント自体を複数枚の分割平角導線で構成し、本発明を適用することができる。
（５）上述の実施例では、対となる導体セグメントＳ、Ｓ’の斜状導体部３１３、３２３、３１３’、３２３’を接合するための接合部３１４、３２４、３１４’、３２４’と、２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂ同士を接合する接合部とを兼用させ、両接合部を同時に溶接したが、上記（４）の変形例を含め、両者の接合部を個別に溶接しても良い。例えば、分割平角導線Ｓａ、Ｓｂ同士を固定子鉄心２０への組付け前にあらかじめ溶接しておき、固定子鉄心２０への組付け後に前者の接合部を溶接しても良い。
【００５２】
（６）上述の実施例では、回転電機の一例として車両用交流発電機１について説明したが、平角導線を素線とする導体セグメントを複数本連続的に接合して固定子巻線を構成する固定子であれば、他の発電機や発電機以外の電動機（例えば高電圧高出力モータ）等の各種の回転電機に本発明を適用することができる。
【００５３】
以上詳述してきた本発明の固定子の特徴点および特記すべき作用効果を、特許請求の範囲に記載の各請求項（請求項１を除く請求項２〜請求項７）の手段にしたがって要約列挙すれば、次の通りである。
【００５４】
〔特徴点１＝請求項２の手段〕
請求項１に記載の固定子２において、斜状導体部３１３、３２３、３３３には、複数枚（例えば２枚）の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂが厚みＴ方向で相互に離隔することで、固定子鉄心２０の径方向に対して開口する通風用の隙間Ｐが設けられていることを特徴としている（各実施例）。
上記構成によれば、斜状導体部３１３、３２３、３３３は、２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂが厚みＴ方向で固定子鉄心２０の軸方向に重畳して形成されているため、２枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂを軸方向に離隔させても、薄肉部分を有効活用して、固定子巻線３０の第１、第２コイルエンド群３０ａ、３０ｂ自体の突出高さ（軸方向長）をさほど大きくすることなく、隙間Ｐを設けることができる。
【００５５】
〔特徴点２＝請求項３の手段〕
請求項１に記載の固定子２において、斜状導体部３１３、３２３、３３３には、複数枚（例えば２枚）の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂが幅Ｗ方向で相互に離隔することで、固定子鉄心２０の軸方向に対して開口する通風用の隙間Ｐが設けられていることを特徴としている（例えば、実施例２の変形例）。
上記構成によれば、コイルエンド群３０ａを最短の突出高さ（軸方向長）で、かつ、風通しの良い構造とすることができる。
【００５６】
〔特徴点３＝請求項４の手段〕
請求項２に記載の固定子２において、複数枚（例えば２枚）の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂの曲がり部３１２、３２２、３３２は、すべてが固定子鉄心２０の軸方向に同心的に重畳されるものであり、曲がり部３１２、３２２、３３２のうち、外径側に位置する曲がり部３１２、３２２、３３２の曲率半径Ｒ１を、内径側に位置する曲がり部３１２、３２２、３３２の曲率半径Ｒ２に比して大きくすることで、外径側に位置する斜状導体部３１３、３２３、３３３と内径側に位置する斜状導体部３１３、３２３、３３３とを固定子鉄心２０の軸方向に対して徐々に離隔させて隙間Ｐを形成することを特徴としている（実施例３）。
上記構成によれば、各曲がり部３１２、３２２、３３２において、実施例１のごとき軸方向に直線状に突出する直行部分３１２ａ、３２２ａ、３３２ａを実質的になくすことができ、冷却風の良好な流線を確保することができる。よって、固定子巻線３０に対して、冷却風により良好な冷却効果が得られる。
【００５７】
〔特徴点４＝請求項５の手段〕
請求項１〜４のいずれか１つに記載の固定子２において、対となる導体セグメントＳ、Ｓ’は、一方の導体セグメントＳの斜状導体部３１３、３２３と他方の導体セグメントＳ’の斜状導体部３１３’、３２３’とを接合するための接合部３１４、３２４、３１４’、３２４’を有していることを特徴としている（例えば、実施例１、３）。
上記構成によれば、対となる導体セグメントＳ、Ｓ’を、斜状導体部３１３、３２３、３１３’、３２３’同士で良好に接合することができる。
【００５８】
〔特徴点５＝請求項６の手段〕
請求項５に記載の固定子２において、接合部３１４、３２４、３１４’、３２４’は、導体セグメントＳ、Ｓ’を構成する複数枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂ同士を接合するための接合部を兼用しており、すべての接合部３１４、３２４、３１４’、３２４’が田の字型に集合配置され、一体に溶接されていることを特徴としている（実施例２の第１接合形態）。
上記構成によれば、接合作業を効率よく実施することができる。しかも、すべて（４つずつ）の接合部（例えば２つの接合部３１４と２つの接合部３２４’）を田の字型に集合配置しているため、溶接玉Ｑを小さくすることができ、隣接して配置される導体セグメントとの間に充分な電気的絶縁距離を確保できる。  
【００５９】
〔特徴点６＝請求項７の手段〕
請求項５に記載の固定子２において、接合部３１４、３２４、３１４’、３２４’は、導体セグメントＳ、Ｓ’を構成する複数枚の分割平角導線Ｓａ、Ｓｂ同士を接合するための接合部を兼用しており、すべての接合部３１４、３２４、３１４’、３２４’が固定子鉄心２０の径方向に対してＩの字型に一列配置され、一体に溶接されていることを特徴としている（実施例２の第２接合形態）。
上記構成によれば、電気抵抗が大きく必然的に発熱も大きくなる接合部３１４、３２４、３１４’、３２４’全体を径方向に薄く延びる扁平状態にすることができるため、表面積を大きくし放熱を促進することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１…車両用交流発電機（回転電機）、２…固定子、２０…固定子鉄心、２１…スロット、３０…固定子巻線、３１１、３２１…導体挿通部、３１２、３２２、３３２…曲がり部、３１３、３２３、３３３…斜状導体部、Ｐ…隙間、Ｓ…導体セグメント、Ｓａ、Ｓｂ…分割平角導線。
【図１】
2014212638.tif 000003
【図２】
2014212638.tif 000004
【図３】
2014212638.tif 000005
【図４】
2014212638.tif 000006
【図５】
2014212638.tif 000007
【図６】
2014212638.tif 000008
【図７】
2014212638.tif 000009