(57)【要約】【課題】  中性線の接合時の皮膜への熱影響を抑制し、絶縁信頼性の高い回転電機の固定子を提供することを目的とする。【解決手段】  周方向に並んだ複数のスロットを有する固定子鉄心と、絶縁被膜を備えた導体で形成され、前記スロットに挿入される固定子コイルと、を備える回転電機の固定子において、前記固定子コイルは中性線同士を接合して、複数相の相巻線が結線された構成を備え、中性線の接合部に前記絶縁被膜を剥離した剥離部を備え、少なくとも一方の前記中性線の剥離部内に、他方の中性線から離間するように形成された１か所以上の曲げ部（３０５）を有することを特徴とする。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に並んだ複数のスロットを有する固定子鉄心と、
絶縁被膜を備えた導体で形成され、前記スロットに挿入される固定子コイルと、を備える回転電機の固定子において、
前記固定子コイルは中性線同士を接合して、複数相の相巻線が結線された構成を備え、
中性線の接合部に前記絶縁被膜を剥離した剥離部を備え、少なくとも一方の前記中性線の剥離部内に、他方の中性線から離間するように形成された１か所以上の曲げ部を有する回転電機の固定子。  
【請求項２】
請求項１において、
前記一方の中性線の絶縁被膜が、他方の中性線の剥離部および絶縁被膜と接触しないように前記曲げ部が構成されている回転電機の固定子。
【請求項３】
請求項１において、
前記曲げ部によって離間した離間距離Ａと、前記絶縁被膜の厚さＢが、Ａ＞Ｂの関係である回転電機の固定子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の固定子と、
前記固定子鉄心との間に隙間を介して回転自在に配置された回転子と、を備えた回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータや発電機等の回転電機、及び回転電機の固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として特許文献１がある。この公報には、「中性線の接続作業の作業性向上や接続部の信頼性向上を図ることができる」と記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−５９１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の技術では、中性線接合の際、被接合部とコイルの絶縁被膜とが接触する位置関係であるため、接合時の熱影響により、絶縁皮膜を損傷しやすいことが課題となる。
【０００５】
本発明は、中性線接合時の皮膜への熱影響を抑制し、絶縁信頼性の高い回転電機の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】
【０００６】
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、周方向に並んだ複数のスロットを有する固定子鉄心と、絶縁被膜を備えた導体で形成され、前記スロットに挿入される固定子コイルと、を備える回転電機の固定子において、前記固定子コイルは中性線同士を接合して、複数相の相巻線が結線された構成を備え、中性線の接合部に前記絶縁被膜を剥離した剥離部を備え、少なくとも一方の前記中性線の剥離部内に、他方の中性線から離間するように形成された１か所以上の曲げ部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、中性線接合時の皮膜への熱影響を抑制し、絶縁信頼性の高い回転電機を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】回転電機の固定子を単体で示す斜視図。
【図２】１つのスロットに入る巻線の概略を示す断面図。
【図３】固定子コアにコイルを挿入した状態を内径側から見た図。
【図４】本発明の一実施例における結線構成を示す図。
【図５】中性線の構成を説明する図。
【図６】中性線の剥離部と曲げ部の関係を軸方向上面から見た図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００１０】
以下の説明では、回転電機の一例として、ハイブリッド電気自動車用の車両用回転電機を用いる。また、以下の説明において、「軸方向」は回転電機の回転軸に沿った方向を指す。周方向は回転電機の回転方向に沿った方向を指す。「径方向」は回転電機の回転軸を中心としたときの動径方向（半径方向）を指す。「内周側」は径方向内側（内径側）を指し、「外周側」はその逆方向、すなわち径方向外側（外径側）を指す。
【００１１】
まず、実施例の概要を説明する。ここで説明する実施形態は、回転電機の固定子の中性線及び出力線の這い回し構造に関するものである。回転電機は、大きく分けて、円筒状をなす固定子と、この固定子の内周側に所定の隙間を介して回転自在に配置された回転子とにより構成される。
【００１２】
固定子は、回転方向に極性が交互に異なるように配置された複数の磁極を有するものであって、円筒状をなす固定子コアと、この固定子コアに巻かれた複数本の固定子コイルと、を有している。上記固定子コアには、固定子コイルを収容するため、軸方向に貫通するとともに周方向に並んだ複数のスロットが形成されている。各固定子コイルは、各スロット内に収容配置された多数の導体を電気的に接続することにより構成されており、スロット内を軸方向に延在しつつ、スロットの軸方向一端より引き出された引出し線部によって、複数の磁極に対応するように、所定の周方向ピッチで離間する複数のスロットに跨って延在している。各固定子コイルの両端には、外部接続用の出力線部と中性線部とが設けられ、中性線部において、複数相の相巻線（固定子コイル）が例えば２Ｙ結線により結線される。
【実施例１】
【００１３】
以下、図１〜６を参照して、本発明の実施例について説明する。
【００１４】
図１は、回転電機１の固定子１００を単体で示す斜視図であり、図２は、各スロット１０３の内部を示す断面対応図である。
【００１５】
図１及び図２に示すように、この固定子１００は、複数のスロット１０３が内周側に形成された固定子コア（固定子鉄心とも呼ぶ）１０１と、この固定子コア１０１に巻かれるＵ相，Ｖ相，及びＷ相に対応した３相分の固定子コイル１０２と、を有している。スロット１０３は、軸方向に貫通形成されるとともに、所定の周方向ピッチで周方向に等間隔おきに配列されており、内周側には軸方向に延びるスリット１０４が開口形成されている。
【００１６】
本例における各固定子コイル１０２は、絶縁被膜を有する複数のコイル導体１０５で構成される。後述するように、略Ｕ字形状に成形されたコイル導体が複数のスロット１０３を跨いで離間した２つのスロット１０３に挿入される。そして、固定子コア１０１の軸方向一端側（図１の下端側）において、軸方向に突出したコイル導体１０５の端部を捻り成形し、同様に捻り成形した他のコイル導体１０５の端部とを接合部１０６で溶接する。この際、軸方向外側に出された接合部１０６の全周の絶縁被膜が剥離されている。このように複数のコイル導体１０５を固定子コア１０１のスロットに挿入し、それらを接合部１０６で電気的に接続することにより、長尺な１つの相巻線が形成される。
【００１７】
各スロット１０３内には電気絶縁材から成る絶縁紙１０７が挿入され、この絶縁紙１０７によって、スロット１０３内を挿通するコイル導体１０５と固定子コア１０１との間が絶縁されている。この時に用いる絶縁紙の厚さは０．１から０．５ｍｍ程度である。本例で絶縁紙に用いる材料はポリアミド繊維とポリアミド樹脂を貼り合せた複合材で構成しているが、一体成形した可とう性のある樹脂（たとえば、ＰＰＳやＰＥＥＫ）で構成しても良い。
【００１８】
図２に示すように、スロット１０３に挿入される導体１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅ、１０５ｆの６本は、同心円状の層をなすように固定子コア１０１の径方向に一列に配置されている。各スロット１０３に挿入される導体１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅ、１０５ｆを内径方向から順に、第１層，第２層，第３層，第４層、第５層、第６層とする。つまり、導体部１０５ａは第１層、導体部１０５ｂは第２層、導体部１０５ｃは第３層、導体部１０５ｄは第４層、導体部１０５ｅは第５層、導体部１０５ｆは第６層に配置・挿入されている。絶縁紙１０７は、各スロット１０３内に配列される６つの導体１０５のうち、隣り合う同相の３つの導体部（第１導体部１０８、第２導体部１０９、第３導体部１１０）を束ねるように設けられている。本例では1つのスロット内に配置される導体数は６としているが、導体数は２ｎで構成されれば良い。ここでｎは１以上の整数である。
【００１９】
図３は固定子コアにコイルを挿入した状態を内径側から見た図である。固定子コイル１０２を構成する各導体１０５は、図２、図３にも示すように、断面長方形状をなす平角セグメントコイルであり、中性線部及び出力線部が設けられた固定子コイル１０２の両端の導体１０５を除いて、ほぼ同様の形状に形成されている。各導体１０５は、スロット１０３内を軸方向に貫通する直線部１１１を有するとともに、スロット１０３の軸方向一端（図１の上端）から引き出される一方の引出し線部１１２がＵ字状又はＶ字状に形成され、両端に接合部１０６を有する銅線で構成されている。
【００２０】
なお、セグメントコイルを用いることもでき、この場合には、セグメントコイルをスロット１０３に挿通する前に、固定子コア１０１の端部より軸方向両端に位置するコイルエンドを予め成形することができ、異相間もしくは同相間に適切な絶縁距離を容易に設けることができる。
【００２１】
各固定子コイル１０２の一端に位置する導体１０５の引出し線部１１２には、外部機器と接続するための出力線部１１１３（１１３Ｕ１，１１３Ｕ２，１１３Ｖ１、１１３Ｖ２、１１３Ｗ１、１１３Ｗ２）と各相の端部を接続した中性線部２００ａ，ｂが設けられている。本実施例ではこの中性線部２００ａ、ｂの構造に特徴を有している。
【００２２】
図４に本実施例の結線構成を示す図である。図４に示すように、本実施例の固定子コイルは２Ｙ結線の巻線であり、Ｕ相巻線の中性線と、Ｖ相巻線の中性線とが接続されている。本実施例では、Ｕ相巻線の中性線とＷ相巻線の中性線とは連続した一本の平角線（以下では中性線２０１と呼ぶことにする）から成り、その中性線２０１にＶ相巻線の中性線２０２が接続されている。
【００２３】
図５は中性線部２００ａを説明する図である。図６は本例における中性線の剥離部と曲げ部の関係を軸方向上面から見た図である。中性線部２００ａ、ｂは外径側のスロットと内径側のスロットから這いまわされる以外は同様の構成であるため、本実施例では中性線部２００ａを例にして説明する。中性線部２００ａは第１のスロットと第２のスロットから引き出される中性線２０１と、第１と第２のスロットの中間のピッチに位置する第３のスロットから引き出される中性線２０２から構成される。中性線２０１及び２０２は、図２に示したスロット１０３内の層で同一層から引き出されることを特徴とする。導体２０１はＵ相巻線の中性線とＷ相巻線の中性線から成り、連続した一本の平角導体で構成され、中性線にＶ相巻線の中性線２０２が接続される。中性線２０１と中性線２０２の第１から第３のスロットは等ピッチに配置される。中性線２０２は軸方向に鋭角な折返し曲げ部３０１を有し、中性線２０１と接合するために絶縁被膜が剥離された剥離部３０２を有する。剥離部３０２において、剥離部境界３０３と剥離先端部３０４の間に、中性線２０１と中性線２０２の接合部から離間するように形成された1か所以上の曲げ部３０５を有することを特徴とする。すなわち、少なくとも一方の中性線の剥離部内に、他方の中性線から離間するように１か所以上の曲げ部が形成されている。
【００２４】
図６に示すように、剥離部内に曲げ部を設け、接合部と近接する絶縁皮膜の距離を遠ざけることで、接合による皮膜への熱影響を抑制し、絶縁信頼性を向上することができる。また、接合部において中性線同士が干渉しないことで接合時に接合面の接触状態を良好に保持できることから溶接時の入熱量を小さくでき、その結果、接合による皮膜への熱影響を抑制できる。この時、曲げ部３０３によって離間した離間距離Ａと、絶縁被膜の厚さＢとの間の関係がＡ＞Ｂとなるように構成する。また、接合部周辺において、一方の中性線の絶縁被膜が、他方の中性線の剥離部および絶縁被膜と接触しないように曲げ部３０３が構成されている。これによって、中性線同士が干渉せず、接合部と近接する絶縁皮膜の距離を確保することができる。
【００２５】
また、図示していないが、中性線部２００ａ、ｂは、エポキシ樹脂等の絶縁性の被膜により覆われている。このように絶縁性の被膜により中性線部２００ａ、ｂの周囲を覆うことで、導体の冷却性を損なうことなく、絶縁性を確保することが容易に可能となる。
【００２６】
本実施例において、接続を容易にするため、絶縁被膜を剥離する方法を用いている。剥離方法には、例えば、接続部のある一定の面積のみ、型やレーザによって剥離する方法や、ヒュージングを用いて絶縁被膜を炭化させ圧力をかけることで、間接的に絶縁被膜を除去する方法もある。
【００２７】
更に中性線２０１、中性線２０２の接続部２０３は、ロウ付、ＴＩＧ溶接や超音波溶接などにより接合し、一体とする。
【００２８】
なお、中性線２０１、２０２の接続は、中性線が設けられた固定子コイル１０２を固定子コア１０１のスロット１０３へ挿入後、挿入前のどちらの順で接続しても構わない。
【００２９】
本実施例においては２Ｙ結線であるので、中性線は固定子コア１０１の径方向から見て、スロット最外列と同様に、最内列にも配置されるが、１Ｙ結線やΔ結線の場合、最外列のみ、または、最内列のみに配置しても良い。
【００３０】
また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１００：固定子
１０１：固定子コア
１０２：固定子コイル
１０３：スロット
１０４：スリット
１０５ａ〜ｆ：コイル導体
１０６：接合部
１０７：絶縁紙
１０８：第１導体部
１０９：第２導体部
１１０：第３導体部
１１１：スロット内軸方向に貫通する直線部
１１２：導体引き出し線部
１１３：出力線部
２００ａ、２００ｂ：中性線部
２０１：中性線１
２０２：中性線２
２０３：中性線接続部
３０１：中性線の引き出し方向に鋭角な折り曲げ部
３０２：剥離部
３０３：剥離部境界部
３０４：剥離先端部
３０５：剥離部に形成された曲げ部
【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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