(57)【要約】【課題】この発明は、小型化を図ることができ、かつコイルエンドにおける接合部の機械的強度を確保して、接合部の疲労破壊の発生を抑制できる回転電機の固定子を得る。【解決手段】６スロットだけ離れたスロットの対に挿入されている直線部の径方向位置が直線部１本分だけ異なるコイルセグメントの第１コイルエンド部同士が接続され、かつ、６スロットだけ離れたスロットの対に挿入されている直線部の径方向位置が直線部１本分だけ異なるコイルセグメントの第２コイルエンド部同士が接続されて、複数のコイルセグメントが接続されており、第１コイルエンド部同士の接合部が、軸方向の高さを交互に変えて、径方向に１列に４個並んで、周方向に１スロットピッチで配列され、第２コイルエンド部同士の接合部が、軸方向の高さを交互に変えて、径方向に１列に４個並んで、周方向に１スロットピッチで配列されている。【選択図】図３
2019140710.tif 000002
【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、
上記スロットのそれぞれに挿入された複数のコイルセグメントと、を備え、
上記複数のコイルセグメントは、それぞれ、上記スロットに挿入される直線部と、上記直線部の一端から上記スロットの軸方向一側に延び出る第１コイルエンド部と、上記直線部の他端から上記スロットの軸方向他側に延び出る第２コイルエンド部と、からなり、
上記スロットのそれぞれには、上記直線部が、径方向に１列に並んで２ｍ本挿入されており（ただし、ｍは２以上の整数）、
一のスロットと上記一のスロットから周方向に複数のスロットだけ離れたスロットとに挿入されている上記直線部の径方向位置が直線部１本分だけ異なるコイルセグメントの第１コイルエンド部同士が接続され、かつ、上記一のスロットと上記一のスロットから周方向に上記複数のスロットだけ離れたスロットとに挿入されている上記直線部の径方向位置が直線部１本分だけ異なるコイルセグメントの第２コイルエンド部同士が接続されて、上記複数のコイルセグメントが接続されており、
上記第１コイルエンド部同士の接合部が、軸方向の高さを交互に変えて、径方向に１列にｍ個並んで、周方向に配列され、
上記第２コイルエンド部同士の接合部が、軸方向の高さを交互に変えて、径方向に１列にｍ個、又は（ｍ−１）個並んで、周方向に配列されている回転電機の固定子。
【請求項２】
上記複数のコイルセグメントは、同じ長さに形成されている請求項１記載の回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機の固定子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、分布巻方式で構成された固定子コイルのコイルエンドにおいては、導体線同士の接合部が径方向に重なることから、接合部間の隙間を確保する必要がある。これにより、コイルエンドの径方向寸法が増大し、回転電機の小型化が図れなかった。
【０００３】
このような状況を鑑み、接合部となる導体線の端部を切り欠いて、当該切り欠き部の断面積を他の部位の断面積より小さくし、接合部の断面積の増大を抑えた導体線の接合方法が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。これにより、コイルエンドの径方向寸法の増大が抑えられ、回転電機の小型化が実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３０３８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１による導体線の接合方法では、導体線の端部の切り欠き部の断面積が他の部位の断面積より小さくなっている。これにより、接合部の機械的強度が他の部位の機械的強度に対して相対的に小さくなる。その結果、接合部の機械的強度を超える大きな振動、衝撃などが作用する環境で回転電機が用いられると、コイルエンドの接合部が疲労破壊を引き起こすという課題があった。
【０００６】
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、小型化を図ることができ、かつコイルエンドにおける接合部の機械的強度を確保して、接合部の疲労破壊の発生を抑制できる回転電機の固定子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、上記スロットのそれぞれに挿入された複数のコイルセグメントと、を備える。上記複数のコイルセグメントは、それぞれ、上記スロットに挿入される直線部と、上記直線部の一端から上記スロットの軸方向一側に延び出る第１コイルエンド部と、上記直線部の他端から上記スロットの軸方向他側に延び出る第２コイルエンド部と、からなり、上記スロットのそれぞれには、上記直線部が、径方向に１列に並んで２ｍ本挿入されている（ただし、ｍは２以上の整数）。一のスロットと上記一のスロットから周方向に複数のスロットだけ離れたスロットとに挿入されている上記直線部の径方向位置が直線部１本分だけ異なるコイルセグメントの第１コイルエンド部同士が接続され、かつ、上記一のスロットと上記一のスロットから周方向に上記複数のスロットだけ離れたスロットとに挿入されている上記直線部の径方向位置が直線部１本分だけ異なるコイルセグメントの第２コイルエンド部同士が接続されて、上記複数のコイルセグメントが接続されており、上記第１コイルエンド部同士の接合部が、軸方向の高さを交互に変えて、径方向に１列にｍ個並んで、周方向に配列され、上記第２コイルエンド部同士の接合部が、軸方向の高さを交互に変えて、径方向に１列にｍ個、又は（ｍ−１）個並んで、周方向に配列されている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、第１および第２コイルエンド部の接合部が、軸方向の高さを交互に変えて、径方向に１列に並んでいる。これにより、径方向寸法が増大する接合部が径方向に重ならならず、コイルエンドの径方向寸法の増大が抑制され、回転電機の小型化が図られる。さらに、接合部の機械的強度が確保され、接合部の疲労破壊の発生が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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に係る回転電機の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に係る回転電機の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に係る回転電機の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に係る回転電機の固定子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６】この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子におけるコイルセグメントがスロットの第１層から第４層に挿入されている状態を示す縦断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子におけるスロットの第１層から第４層に挿入されているコイルセグメントのコイルエンド部同士を接続した状態を示す展開図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子におけるスロットの第１層から第４層に挿入されているコイルセグメントのコイルエンド部同士を接続した状態を示す縦断面図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子におけるコイルセグメントがスロットの第１層から第８層に挿入されている状態を示す縦断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子におけるコイルセグメント群をスロットの第１層から第４層に挿入する方法を説明する展開図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子におけるスロットの第１層から第４層に挿入するコイルセグメント群に曲げ加工した状態を示す展開図である。
【図１２】この発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子の要部を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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に係る回転電機の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に係る回転電機の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に係る回転電機の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２では、便宜上、インシュレータが省略されている。
【００１１】
図１において、回転電機１００は、有底円筒状のフレーム２およびフレーム２の開口を塞口するブラケット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保持された固定子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配設された回転子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。
【００１２】
回転子５は、軸心位置に挿通された回転軸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、絶縁した導体線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。
【００１３】
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の軸心の方向を軸方向、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。
【００１４】
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。
【００１５】
固定子鉄心１１は、円環状のコアバック１２と、それぞれ、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。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。
【００１６】
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。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。
【００１７】
固定子コイル２０は、複数のコイルセグメント２１により構成される。コイルセグメント２１は、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、直線状の導体線である。コイルセグメント２１は、スロットに挿入される直線部２１ａと、直線部２１ａの一端から直線部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の他端から直線部２１ａの長さ方向に突出する第２コイルエンド部２１ｃと、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の軸方向一側に突出している。第２コイルエンド部２１ｃが各直線部２１ａからスロット１４の軸方向他側に突出している。
【００１８】
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コイルエンド部２１ｂ同士を溶接、蝋付けなどにより接合し、第２コイルエンド部２１ｃ同士を溶接、蝋付けなどにより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の周方向の並び順に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、上側を軸方向一側、下側を軸方向他側とする。図４中、左右方向が周方向であり、左側を周方向一側、右側を周方向他側とする。
【００１９】
まず、第１層に挿入された直線部２１ａからスロット１４の軸方向一側に突出した第１コイルエンド部２１ｂは、図４中、周方向一側に傾斜するように曲げられる。一方、第１層に挿入された直線部２１ａからスロット１４の軸方向他側に突出した第２コイルエンド部２１ｃは、図４中、周方向他側に傾斜するように曲げられる。第２層に挿入された直線部２１ａからスロット１４の軸方向一側に突出した第１コイルエンド部２１ｂは、図４中、周方向他側に傾斜するように曲げられる。一方、第２層に挿入された直線部２１ａからスロット１４の軸方向他側に突出した第２コイルエンド部２１ｃは、図４中、周方向一側に傾斜するように曲げられる。
【００２０】
さらに、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の軸方向一側に突出した第１コイルエンド部２１ｂは、図４中、周方向一側に傾斜するように曲げられる。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の軸方向他側に突出した第２コイルエンド部２１ｃは、図４中、周方向他側に傾斜するように曲げられる。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の軸方向一側に突出した第１コイルエンド部２１ｂは、図４中、周方向他側に傾斜するように曲げられる。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の軸方向他側に突出した第２コイルエンド部２１ｃは、図４中、周方向一側に傾斜するように曲げられる。
【００２１】
第１層に挿入された直線部２１ａからスロット１４の軸方向一側に突出する第１コイルエンド部２１ｂは、周方向一側に６スロット離れたスロット１４の第２層に挿入された直線部２１ａからスロット１４の軸方向一側に突出する第１コイルエンド部２１ｂに接続される。第１層に挿入された直線部２１ａからスロット１４の軸方向他側に突出する第２コイルエンド部２１ｃは、周方向他側に６スロット離れたスロット１４の第２層に挿入された直線部２１ａからスロット１４の軸方向他側に突出する第２コイルエンド部２１ｃ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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
固定子鉄心１１の軸方向一側においては、第１層と第２層のコイルセグメント２１の第１コイルエンド部２１ｂ同士の接合部１６ａと、第３層と第４層のコイルセグメント２１の第１コイルエンド部２１ｂ同士の接合部１６ｂと、第５層と第６層のコイルセグメント２１の第１コイルエンド部２１ｂ同士の接合部１６ｃと、第７層と第８層のコイルセグメント２１の第１コイルエンド部２１ｂ同士の接合部１６ｄとが、径方向に１列に並んで配列されている。このように径方向に１列に並んだ接合部１６ａ−１６ｄを、１スロットピッチで周方向に配列して、軸方向一側のコイルエンド２０ａが構成される。径方向に１列に並んだ接合部１６ａ−１６ｄにおいては、図３に示されるように、接合部１６ａ，１６ｃの軸方向高さが同じであり、接合部１６ｂ，１６ｄの軸方向高さが同じである。そして、接合部１６ｂ，１６ｄの軸方向高さが、接合部１６ａ，１６ｃの軸方向高さより低くなっている。
【００２５】
固定子鉄心１１の軸方向他側においては、第１層と第２層のコイルセグメント２１の第２コイルエンド部２１ｃ同士の接合部１６ｅと、第３層と第４層のコイルセグメント２１の第２コイルエンド部２１ｃ同士の接合部１６ｆと、第５層と第６層のコイルセグメント２１の第２コイルエンド部２１ｃ同士の接合部１６ｇと、第７層と第８層のコイルセグメント２１の第２コイルエンド部２１ｃ同士の接合部１６ｈとが、径方向に１列に並んで配列されている。このように径方向に１列に並んだ接合部１６ｅ−１６ｈを、１スロットピッチで周方向に配列して、軸方向他側のコイルエンド２０ｂが構成される。径方向に１列に並んだ接合部１６ｅ−１６ｈにおいては、図３に示されるように、接合部１６ｅ，１６ｇの軸方向高さが同じであり、接合部１６ｆ，１６ｈの軸方向高さが同じである。そして、接合部１６ｆ，１６ｈの軸方向高さが、接合部１６ｅ，１６ｇの軸方向高さより低くなっている。
【００２６】
実施の形態１では、固定子鉄心１１の軸方向一側において、径方向に１列に並んだ接合部１６ａ−１６ｄの軸方向高さが、径方向の内径側から外径側に向かって、交互に変化している。同様に、固定子鉄心１１の軸方向他側において、径方向に１列に並んだ接合部１６ｅ−１６ｈの軸方向高さが、径方向の内径側から外径側に向かって、交互に変化している。これにより、径方向寸法が増大する接合部１６ａ−１６ｄが径方向に重ならず、コイルエンド２０ａの径方向寸法の増大が抑制される。同様に、径方向寸法が増大する接合部１６ｅ−１６ｈが径方向に重ならならず、コイルエンド２０ｂの径方向寸法の増大が抑制される。その結果、回転電機１００の小型化が図られる。
【００２７】
また、切り欠き部が第１および第２コイルエンド部２１ｂ，２１ｃの端部に形成されていない。これにより、接合部１６ａ−１６ｈの機械的強度が確保される。その結果、強い振動、衝撃などが作用する環境で回転電機１００が用いられても、コイルエンド２０ａ，２０ｂの接合部１６ａ−１６ｈの疲労破壊の発生を抑制できる。また、接合部１６ａ−１６ｈの断面積を大きくでき、固定子コイル２０の抵抗を小さくできる。これにより、回転電機１００の動作時に、固定子コイル２０の抵抗発熱による損失を低減でき、回転電機１００の特性を向上できる。
【００２８】
インシュレータ１５がスロット１４内に収納されている。そこで、コイルセグメント２１をスロット１４に挿入する際に、インシュレータ１５が緩衝材となる。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、絶縁皮膜の損傷発生が抑制される。
【００２９】
つぎに、固定子コイル２０の第１の組み立て方法を図５から図９を用いて説明する。図５は、この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子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６は、この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子におけるコイルセグメントがスロットの第１層から第４層に挿入されている状態を示す縦断面図、図７は、この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子におけるスロットの第１層から第４層に挿入されているコイルセグメントのコイルエンド部同士を接続した状態を示す展開図、図８は、この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子におけるスロットの第１層から第４層に挿入されているコイルセグメントのコイルエンド部同士を接続した状態を示す縦断面図、図９は、この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子におけるコイルセグメントがスロットの第１層から第８層に挿入されている状態を示す縦断面図である。
【００３０】
まず、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線から、設定された長さの直線状のコイルセグメント２１が切り出される。第１層、第２層、第５層および第６層に挿入されるコイルセグメント２１の長さは、第３層、第４層、第７層および第８層に挿入されるコイルセグメント２１の長さより長くなっている。切り出されたコイルセグメント２１の両端の絶縁皮膜が除去される。絶縁皮膜の除去方法には、機械的に削り取る、化学的に溶解除去するなどの方法がある。
【００３１】
ついで、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５に示されるように、固定子鉄心１１の軸方向一側から各スロット１４にコイルセグメント２１が４本ずつ挿入される。図６に示されるように、４本のコイルセグメント２１の直線部２１ａが、各スロット１４の第１層から第４層に位置するように収納される。
【００３２】
ついで、固定子鉄心１１の軸方向一側において、第１層および第３層のそれぞれ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の根元部が曲げられて、第１コイルエンド部２１ｂが周方向一側に傾斜される。さらに、周方向一側に３スロット分シフトした位置で第１コイルエンド部２１ｂの先端部が軸方向外側に向くように曲げられる。第２層および第４層のそれぞれ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の根元部が曲げられて、第１コイルエンド部２１ｂが周方向他側に傾斜される。さらに、周方向他側に３スロット分シフトした位置で第１コイルエンド部２１ｂの先端部が軸方向外側に向くように曲げられる。これにより、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の先端部と、周方向一側に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の先端部とが、径方向に重ねられる。同様に、第３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の先端部と、周方向一側に６スロット離れたスロット１４の第４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の先端部とが、径方向に重ねられる。
【００３３】
ついで、固定子鉄心１１の軸方向他側において、第１層および第３層のそれぞれ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の根元部が曲げられて、第２コイルエンド部２１ｃが周方向他側に傾斜される。さらに、周方向他側に３スロット分シフトした位置で第２コイルエンド部２１ｃの先端部が軸方向外側に向くように曲げられる。第２層および第４層のそれぞれ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の根元部を曲げて、第２コイルエンド部２１ｃが周方向一側に傾斜される。さらに、周方向一側に３スロット分シフトした位置で第２コイルエンド部２１ｃの先端部が軸方向外側に向くように曲げられる。これにより、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の先端部と、周方向他側に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の先端部とが、径方向に重ねられる。同様に、第３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の先端部と、周方向他側に６スロット離れたスロット１４の第４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の先端部とが、径方向に重ねられる。
【００３４】
ついで、図７および図８に示されるように、固定子鉄心１１の軸方向両側において、径方向に重ねられた第１コイルエンド部２１ｂの先端部同士、および第２コイルエンド部２１ｃの先端部同士が、それぞれ、溶接、蝋付けなどにより接続される。
【００３５】
ついで、固定子鉄心１１の軸方向一側から各スロット１４にコイルセグメント２１が４本ずつ挿入される。これにより、図９に示されるように、４本のコイルセグメント２１の直線部２１ａが、各第５層から第８層に位置するように収納される。
【００３６】
さらに、スロット１４の第５層から第８層に挿入されたコイルセグメント２１に、スロット１４の第１層から第４層に挿入されたコイルセグメント２１に対する曲げ加工と同様の曲げ加工が施される。さらに、固定子鉄心１１の軸方向両側において、径方向に重ねられた第１コイルエンド部２１ｂの先端部同士、および第２コイルエンド部２１ｃの先端部同士が、それぞれ、溶接、蝋付けなどにより接続される。これにより、図３に示されるように、接合部１６ａ―１６ｄが、周方向の同一位置に、軸方向の高さ位置を交互に変えて径方向に配列される。径方向に配列された接合部１６ａ−１６ｄを、周方向に１スロットピッチで配列して、コイルエンド２０ａが構成される。接合部１６ｅ―１６ｈが、周方向の同一位置に、軸方向の高さ位置を交互に変えて径方向に配列される。径方向に配列された接合部１６ｅ―１６ｈが、周方向に１スロットピッチで配列されて、コイルエンド２０ｂが構成される。
【００３７】
なお、コイルセグメント２１の第１の組み立て方法では、コイルセグメント２１が各スロット１４の第１層から第４層に挿入され、第１および第２コイルエンド部２１ｂ，２１ｃに曲げ加工が施され、第１コイルエンド部２１ｂ同士、および第２コイルエンド部２１ｃ同士が接続される。その後、コイルセグメント２１が各スロット１４の第５層から第８層に挿入され、第１および第２コイルエンド部２１ｂ，２１ｃに曲げ加工が施され、第１コイルエンド部２１ｂ同士、および第２コイルエンド部２１ｃ同士が接続される。しかし、コイルセグメント２１の第１の組み立て方法は、これに限定されない。
【００３８】
例えば、コイルセグメント２１が各スロット１４の第５層から第８層に挿入され、第１および第２コイルエンド部２１ｂ，２１ｃに曲げ加工が施こされ、第１コイルエンド部２１ｂ同士、および第２コイルエンド部２１ｃ同士が接続される。その後、コイルセグメント２１が各スロット１４の第１層から第４層に挿入され、第１および第２コイルエンド部２１ｂ，２１ｃに曲げ加工が施され、第１コイルエンド部２１ｂ同士、および第２コイルエンド部２１ｃ同士が接続されるようにしてもよい。
【００３９】
また、コイルセグメント２１が各スロット１４の隣り合う２層に挿入され、第１および第２コイルエンド部２１ｂ，２１ｃに曲げ加工が施され、第１コイルエンド部２１ｂ同士、および第２コイルエンド部２１ｃ同士が接続される工程を、径方向内方から外方に向かって２層ずつ繰り返し行ってもよい。
【００４０】
つぎに、コイルセグメント２１の第２の組み立て方法を図１０および図１１を用いて説明する。図１０は、この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子におけるコイルセグメント群をスロットの第１層から第４層に挿入する方法を説明する展開図、図１１は、この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子におけるスロットの第１層から第４層に挿入するコイルセグメント群に曲げ加工した状態を示す展開図である。
【００４１】
まず、第１層と第２層に挿入されるコイルセグメント２１の対が、１スロットピッチで円環状に、スロット１４と同数対だけ配列される。ついで、一側の第１コイルエンド部２１ｂのそれぞれに曲げ加工を施し、第１層に挿入されるコイルセグメント２１の第１コイルエンド部２１ｂの先端部と、周方向一側に６スロット離れたスロット１４の第２層に挿入されるコイルセグメント２１の第１コイルエンド部２１ｂの先端部とが、径方向に重ねられる。ついで、図１０に示されるように、このように作製されたコイルセグメント群２２が、固定子鉄心１１の軸方向一側からすべてのスロット１４の第１層と第２層に挿入される。同様に作製されたコイルセグメント群２２が、固定子鉄心１１の軸方向一側からすべてのスロット１４の第３層と第４層に挿入される。
【００４２】
ついで、固定子鉄心１１の軸方向他側において、第２コイルエンド部２１ｃのそれぞれに曲げ加工が施される。これにより、図１１に示されるように、第１層および第３層に挿入されるコイルセグメント２１の第２コイルエンド部２１ｃの先端部と、周方向他側に６スロット離れたスロット１４の第２層および第４層に挿入されるコイルセグメント２１の第２コイルエンド部２１ｃの先端部とが、径方向に重ねられる。ついで、固定子鉄心１１の軸方向両側において、径方向に重ねられた第１コイルエンド部２１ｂの先端部同士、および第２コイルエンド部２１ｃの先端部同士が、溶接、蝋付けなどにより接続される。
【００４３】
さらに、コイルセグメント群２２がすべてのスロット１４の第５層から第８層に挿入される。ついで、各コイルセグメント２１の第２コイルエンド部２１ｃに対して、同様の曲げ加工が施される。ついで、径方向に重ねられた第１コイルエンド部２１ｂの先端部同士、および第２コイルエンド部２１ｃの先端部同士が、溶接、蝋付けなどにより接続され、固定子１０が得られる。
【００４４】
なお、コイルセグメント２１の第２の組み立て方法では、コイルセグメント群２２をスロット１４に内径側から外径側に順次に挿入しているが、コイルセグメント群２２をスロット１４に外径側から内径側に順次挿入してもよい。
【００４５】
ここで、第１コイルエンド部２１ｂ同士および第２コイルエンド部２１ｃ同士の溶接には、アーク溶接、レーザ溶接などの方法が用いられる。
【００４６】
高さの高い第１および第２コイルエンド部２１ｂ，２１ｃの対間に挟まれた、高さの低い第１および第２コイルエンド部２１ｂ，２１ｃの対を、アーク溶接するのは、困難である。そこで、アーク溶接を用いる場合には、コイルセグメント２１のスロット１４への挿入、第１および第２コイルエンド部２１ｂ，２１ｃの曲げ加工、および第１および第２コイルエンド部２１ｂ，２１ｃの溶接の一連の工程を、コイルセグメント２１を４本ずつ内径側から外径側の順に実施するが望ましい。
【００４７】
一方、レーザ溶接では、高さの低い第１および第２コイルエンド部２１ｂ，２１ｃの対に軸方向外方からレーザを照射できる。これにより、コイルセグメント２１のスロット１４への挿入、第１および第２コイルエンド部２１ｂ，２１ｃの曲げ加工、および第１および第２コイルエンド部２１ｂ，２１ｃの溶接の一連の工程を、コイルセグメント２１を４本ずつ内径側から外径側の順に実施する必要はない。
【００４８】
実施の形態２．
図１２は、この発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子の要部を示す縦断面図である。
【００４９】
図１２において、コイルセグメント２１は、すべて同じに長さに形成されている。スロット１４の第１層、第２層、第５層および第６層に挿入されるコイルセグメント２１は、軸方向一側のスロット１４からの突出量が多くなっている。一方、スロット１４の第３層、第４層、第７層および第８層に挿入されるコイルセグメント２１は、軸方向他側のスロット１４からの突出量が多くなっている。
【００５０】
これにより、固定子鉄心１１の軸方向一側においては、第１層と第２層のコイルセグメント２１の第１コイルエンド部２１ｂ同士の接合部１６ａと、第５層と第６層のコイルセグメント２１の第１コイルエンド部２１ｂ同士の接合部１６ｃとの軸方向高さが、第３層と第４層のコイルセグメント２１の第１コイルエンド部２１ｂ同士の接合部１６ｂと、第７層と第８層のコイルセグメント２１の第１コイルエンド部２１ｂ同士の接合部１６ｄとの軸方向高さより高くなっている。
【００５１】
固定子鉄心１１の軸方向他側においては、第１層と第２層のコイルセグメント２１の第２コイルエンド部２１ｃ同士の接合部１６ｅと、第５層と第６層のコイルセグメント２１の第２コイルエンド部２１ｃ同士の接合部１６ｇとの軸方向高さが、第３層と第４層のコイルセグメント２１の第２コイルエンド部２１ｃ同士の接合部１６ｆと、第７層と第８層のコイルセグメント２１の第２コイルエンド部２１ｃ同士の接合部１６ｈとの軸方向高さより低くなっている。
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。
【００５２】
このように構成された固定子１０Ａでは、固定子鉄心１１の軸方向一側において、径方向に１列に並んだ接合部１６ａ−１６ｄの軸方向高さが、径方向の内径側から外径側に向かって、交互に変化している。同様に、固定子鉄心１１の軸方向他側において、径方向に１列に並んだ接合部１６ｅ−１６ｈの軸方向高さが、径方向の内径側から外径側に向かって、交互に変化している。また、切り欠き部が第１および第２コイルエンド部２１ｂ，２１ｃの端部に形成されていない。したがって、実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様に効果が得られる。
【００５３】
実施の形態２によれば、コイルセグメント２１のスロット１４内の挿入位置にかかわらず、コイルセグメント２１の長さが同じである。これにより、コイルセグメント２１の種類が１種類ですみ、コイルセグメント２１の生産設備および固定子の組立設備の簡略化が図られ、固定子の生産コストを低減することができる。
【００５４】
なお、上記各実施の形態では、固定子コイル２０がコイルセグメント２１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。この場合、固定子鉄心１１の軸方向一側において、１番のスロット１４の第１層と７番のスロットの第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同士を接続し、１番のスロット１４の第３層と７番のスロットの第４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同士を接続し、１番のスロット１４の第５層と７番のスロットの第６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同士を接続し、１番のスロット１４の第７層と７番のスロットの第８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同士を接続する。さらに、固定子鉄心１１の軸方向他側において、１番のスロット１４の第２層と７番のスロットの第３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同士を接続し、１番のスロット１４の第４層と７番のスロットの第５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同士を接続し、１番のスロット１４の第６層と７番のスロットの第７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同士を接続する。これにより、１番のスロット１４の第１層、第３層、第５層および第７層に挿入されたコイルセグメント２１と７番のスロット１４の第２層、第４層、第６層および第８層に挿入されたコイルセグメント２１とを直列に接続した亀甲形コイルが得られる。
【００５５】
また、上記各実施の形態では、６スロット離れたスロット１４の対に挿入されているコイルセグメント２１同士が接続されているが、接続されるコイルセグメント２１が挿入されるスロット１４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２１が挿入されるスロット１４の対は、複数スロット離れたスロット１４の対であればよく、例えば、３スロット離れたスロット１４の対でもよい。
【００５６】
また、上記各実施の形態では、８本のコイルセグメント２１が各スロット１４内に径方向に１列に配列して収納されているが、各スロット１４内に収納されるコイルセグメント２１の本数は２ｍ本（ただし、ｍは２以上の整数）であればよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０，１０Ａ  固定子、１１  固定子鉄心、１６ａ−１６ｈ  接合部、２１  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。
【図１】
2019140710.tif 000003
【図２】
2019140710.tif 000004
【図３】
2019140710.tif 000005
【図４】
2019140710.tif 000006
【図５】
2019140710.tif 000007
【図６】
2019140710.tif 000008
【図７】
2019140710.tif 000009
【図８】
2019140710.tif 000010
【図９】
2019140710.tif 000011
【図１０】
2019140710.tif 000012
【図１１】
2019140710.tif 000013
【図１２】
2019140710.tif 000014