(57)【要約】円環状に配列された複数の固定子鉄心、固定子鉄心のスロットに装着された固定子巻線、及び固定子鉄心を保持するシェル(22)を備えた回転電機の固定子において、各スロットの最内周側と最外周側のコイルの端末線(19)(20)の先端を固定子の軸方向に向け、固定子巻線のコイルエンド(21)上で、端末線(19)(20)の先端の側面同士を当接させて溶接する。
2015040692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に複数のスロットを有し、円環状に配列された複数の固定子鉄心、前記固定子鉄心のスロットに装着された固定子巻線、前記固定子鉄心を保持するシェルを備え、前記固定子巻線は複数のコイルからなり、各コイルはそれぞれ絶縁被覆され、かつ接続部のない連続した導体線を巻き回して形成され、各コイルの端末線は内周端と外周端からそれぞれ片側コイルエンド方向に突出しており、複数のコイルの端末線の一方端部同士が接続され、前記コイルは各スロットに複数層装着され、コイル端末線は固定子の全周にわたり、所定の角度ピッチに配置された回転電機の固定子であって、
前記各スロットの最内周側と最外周側のコイルの端末線の先端を固定子の軸方向に向け、且つ前記固定子巻線のコイルエンド上で、前記端末線先端の側面同士を当接させて接合部を形成し、前記接合部を溶接で接合するようにしたことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
前記スロットの最内周側と最外周側から突出している端末線のうち、内周側の端末線がコイルエンド上で、外周側への折り曲げを含む少なくとも２回以上折り曲げられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
前記スロットの最内周側と最外周側から突出している端末線のうち、外周側の端末線がコイルエンド上で内周側への折り曲げを含む少なくとも２回以上折り曲げられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
前記スロットの最内周側と最外周側から突出している端末線の双方が、コイルエンド上で２回以上折り曲げられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
端末線先端の軸方向高さを固定子の全周において等しくしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
端末線の溶接部を流動浸漬により絶縁するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の回転電機の固定子。
【請求項７】
前記固定子鉄心は、一定の形状に打ち抜かれた複数枚の電磁鋼板を積層一体化して構成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に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、車両に搭載される電動機や発電機等の回転電機の固定子に関し、特に、固定子巻線端末の形状に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転電機の固定子として特許文献１に示されるものがある。この特許文献１に示される回転電機の固定子は、周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子鉄心と、固定子鉄心に巻回される複数の導線からなる固定子巻線とを備えている。そして、固定子巻線は、複数の導線が接続されてなる複数の相巻線を有するとともに、固定子鉄心の軸方向端面から突出した固定子巻線のコイルエンド部上に、相巻線の端末同士を接続する渡り線の接続部が設けられるよう構成することによって、渡り線の接続部が固定子の外周側または内周側に突出しない形状として、固定子サイズの小型化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２９３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、接続される相巻線の端末同士のうち、外周側の巻線端末が内周方向に折り曲げられ、内周側の巻線端末が外周方向に折り曲げられて、先端面同士、あるいは側面同士が溶接されている。この場合、接続部の溶接作業が難しく、仕上がりにばらつきが生じるという課題があった。
この問題を解決するために、図８に示すように、接続される巻線端末を外周側へ折り曲げ、軸方向に重ねてコアバック上で接続する方法が考えられる。【０００５】
しかし、この方法では、複数の固定子鉄心１１を保持するためのシェル２２を備えた構造では、シェル２２は固定子鉄心１１を保持するため固定子鉄心１１よりも軸方向に長くする必要があるため、端末線１９、２０とシェル２２端面の軸方向距離Ｄが近くなる。
そのため、溶接部とシェル間のツール挿入幅を十分に確保して距離Ｄを大きくするためには、コイルエンド２１が高くなってしまう。
コイルエンド２１が高くなると回転電機が大きくなってしまい、レイアウト制限の厳しいハイブリッド車ＨＥＶ（Hybrid  Electric  Vehicle）や、電気自動車ＥＶ（Electric  Vehicle）などへの搭載が困難となるという課題が生じるものであった。【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、巻線端末を接合するための溶接の作業性がよく品質を安定させることができると共に、コイルエンドを低くして装置の小型化を可能とした回転電機の固定子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る回転電機の固定子は、周方向に複数のスロットを有し、円環状に配列された複数の固定子鉄心、前記固定子鉄心のスロットに装着された固定子巻線、前記固定子鉄心を保持するシェルを備え、前記固定子巻線は複数のコイルからなり、各コイルはそれぞれ絶縁被覆され、かつ接続部のない連続した導体線を巻き回して形成され、各コイルの端末線は内周端と外周端からそれぞれ片側コイルエンド方向に突出しており、複数のコイルの端末線の一方端部同士が接続され、前記コイルは各スロットに複数層装着され、コイル端末線は固定子の全周にわたり、所定の角度ピッチに配置された回転電機の固定子であって、前記各スロットの最内周側と最外周側のコイルの端末線の先端を固定子の軸方向に向け、且つ前記固定子巻線のコイルエンド上で、前記端末線先端の側面同士を当接させて接合部を形成し、前記接合部を溶接で接合するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の回転電機の固定子によれば、固定子鉄心を保持するシェルを備えた回転電機の固定子において、巻線端末を接合するための溶接の作業性がよく品質を安定させることができると共に、コイルエンドを低くして装置の小型化を可能とした回転電機の固定子を得ることができるものである。【０００９】
上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１−３に係る回転電機の構成を示す一部断面平面図である。
【図２】この発明の実施の形態１−３に係る固定子の構成を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１−３に係るコイルの構成を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１−３に係るコイルとスロットの断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る固定子の要部を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る固定子の要部を示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る固定子の要部を示す断面図である。
【図８】この発明の背景技術を説明するための固定子の要部を示す参考図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の回転電機の固定子の実施の形態につき、図面を参照して説明する。
なお、各図中、同一符号は、同一または相当部分を示すものとする。
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の構成を示す一部断面平面図、図２は同じく固定子の構成を示す斜視図、図３は同じくコイルの構成を示す斜視図、図４は同じくコイルとスロットの断面図である。なお、これら図１−図４に示す構成は、以下に説明する実施の形態１−実施の形態３に共通のものである。
最初に図１−図４を参照しながら、回転電機の構成について説明する。
【００１３】
図１−図４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の開口を塞口する端板３を有するハウジング１と、フレーム２の内側に保持された円筒状のシェル２２と、シェル２２の円筒部に内嵌状態に固着される電機子としての固定子１０と、フレーム２の底部および端板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。
【００１４】
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の外周面側に埋設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、永久磁石型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や、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を用いてもよい。
【００１５】
図２に示すように、固定子１０は、円環状に配列された複数の固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１に装着された固定子巻線１５とを備えている。
固定子鉄心１１は、例えば、一定の形状に打ち抜かれた複数枚の電磁鋼板を積層一体化して作製され、円環状のヨーク１２と、それぞれ、ヨーク１２の内周面から径方向内側に伸び出て、周方向の等ピッチで配列されたティース１３とを備えている。
そして、ティース１３間に形成される空間がスロット１４となる。
【００１６】
図３に示すように、固定子巻線１５はコイル１６備えている。
コイル１６はそれぞれ絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した銅線やアルミニウム線などの細線からなる導体線を複数回巻き回して成形され、コイル１６の端末線は内周端１７と外周端１８から突出しており、複数のコイル１６が固定子鉄心１１のスロット１４に所定の状態に装着され、一方端部同士が接続されて、各々の相の固定子巻１５線を構成する。
コイル１６の端末部が溶接で接続される場合は、端末部の絶縁皮膜が剥離されて導体が露出している。
【００１７】
図４に示すように、各スロット内には径方向にコイル１６が４層以上配列され、各スロットの最内周側(第１層)と最外周側(例えば第８層)から、コイル１６の端末線１９、端末線２０が突出する。
【００１８】
図５はこの発明の実施の形態１の固定子の要部を示す断面図で、端末線の接合状態を示すものである。
図５に示すように、各スロットの内周側の端末線１９と外周側の端末線２０は、端末線１９がコイルエンド２１上で外周側へ折り曲げられ、さらに端末線１９の先端が固定子の軸方向を向くように２度折り曲げられ、コイルエンド２１上で端末線１９の側面と端末線２０の側面を当接させて接合部を形成し、固定子５の略全周にわたり、各端末線の先端面の高さが同じになるように位置付けられる。
そして、このように側面を当接させた端末線１９、２０の接合部を、固定子５の略全周にわたり接続する。接続は、例えばTIG溶接で行う。
【００１９】
なお、コイルエンド２１上には結線ターミナルを備え、端末部を折り曲げていないコイル１６が存在し、そのコイル１６は結線ターミナルを介して接合される。結線ターミナルと接合する端末部は軸方向を向いている。
このように端末線を接合させる際に結線ターミナルを用いる場合、結線ターミナル部の端末線の曲げ加工を省略することができる。
【００２０】
また、絶縁皮膜が剥離されている溶接部を絶縁する場合、全てのコイル端末が略同じ高さで軸方向を向いているため、流動浸漬により絶縁することで、1回の工程で被膜剥離部を全て絶縁することができる。かつ、絶縁部が必要な個所以外に絶縁材がつくことを避けることができる。
【００２１】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態１の回転電機の固定子によれば、以下のような優れた作用効果を得ることができるものである。
（１）端末線がコイルエンド上で軸方向を向いた状態で溶接できるので、コアバック上で溶接する場合に課題となっていたシェル端面と溶接部の間にツールを挿入するためのクリアランスをとる必要がなくなり、コイルイルエンドを低くすることができ、固定子の小型化を図ることができる。
（２）コイルエンド上で溶接するので、溶接ツールを接近させやすく、溶接部が外径側にあることで、溶接時の作業性が良くなる。また、端末線を外周側で溶接することで、溶接部近辺の絶縁皮膜を剥離したもの同士の距離が遠くなり、絶縁品質が向上する。
（３）溶接時には端末線の側面を当接させるため、先端が平行になり、切断面の状態に依存せず溶接を行うことができるので作業性がよく品質が安定する。
（４）先端のクランプは導体線の側面方向を加圧するため導体線が挫屈しないといった効果もある。
（５）端末線がコアバックに飛び出さないので、シェルに固定子を嵌めあう際に固定子のコアバックを受ける又は押すことができる。
（６）そのほか、一般的に溶接時には端末同士を当接させるが、本発明が対象とする固定子構造ではスロット内にコイルが径方向に整列しており、そのため、コイル端末線を積極的に当接させてしまうと、第１巻線、即ち最内径のコイルが内径側へせり出しスロットから飛び出す可能性がある。コイルが内径側にせり出すとコイル間に隙間ができ、占積率が低下してしまうが、溶接部に隙間を設け、クランプして溶接することで、第１巻線が外周側へ確実に寄り、占積率を向上させることができる。
【００２２】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２に係る固定子の要部を示す断面図で、この実施の形態２の固定子は、実施の形態１に比し、端末線１９、端末線２０の折り曲げ方が異なるものである。即ち、実施の形態２の固定子は、図６に示すように、各スロット１４内に配列したコイル１６の内周側の端末線１９と、外周側の端末線２０は、端末線２０がコイルエンド２１上で内周側へ折り曲げられ、さらに端末線２０の先端が固定子の軸方向を向くように２度折り曲げられ、コイルエンド２１上で端末線１９の側面と端末線２０の側面を当接させて接合部を形成し、固定子５の略全周にわたり、各端末線の先端面の高さが同じになるように位置付けられる。
そして、このように側面を当接させた端末線１９、２０の接合部を、固定子５の略全周にわたり、例えばTIG溶接で接続するものである。
【００２３】
以上のように構成された実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果に加えて、溶接位置がコイルエンド上の内周側にあるので、固定子全周に渡って順に溶接する際に、ツールの移動距離が短くなり溶接作業時間が短縮できる効果がある。
【００２４】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３に係る固定子の要部を示す断面図で、この実施の形態３の固定子は、実施の形態１、２に比し、端末線１９、端末線２０の折り曲げ方が異なるものである。
即ち、実施の形態３の固定子は、図７に示すように、各スロット内に配列したコイル１６の内周側の端末線１９と、外周側の端末線２０は、端末線１９がコイルエンド２１上で外周側へ折り曲げられ、さらに端末線１９の先端が固定子の軸方向を向くように２度折り曲げられている。また、外周側の端末線２０もコイルエンド２１上で内周側へ折り曲げられ、さらに端末線２０の先端が固定子の軸方向を向くように２度折り曲げられ、コイルエンド２１上で端末線１９の側面と端末線２０の側面を当接させて接合部を形成し、固定子５の略全周にわたり、各端末線の先端面の高さが同じになるように位置付けられる。
そして、このように側面を当接させた端末線１９、２０の接合部を、固定子５の略全周にわたり、例えばTIG溶接で接続するものである。
【００２５】
以上のように構成された実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果に加えて、
両端コイルに至近距離での曲げが施されるので、固定子の剛性を高め耐震性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
この発明は、電気自動車やハイブリッド車などの自動車に搭載される、小型で高出力が要求される回転電機の固定子として有益なものである。
【符号の説明】
【００２７】
１  ハウジング、２  フレーム、５  回転子、７  回転子鉄心、
８  永久磁石、１０  固定子、１１  固定子鉄心、１２  ヨーク、
１３  ティース、１４  スロット、１５  固定子巻線、１６  コイル、
１７  内周端、１８外周端、１９、２０端末線、２１  コイルエンド、
２２  シェル
【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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【図７】
2015040692.tif 000009
【図８】
2015040692.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月28日(2016.6.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に複数のスロットを有し、円環状に配列された複数の固定子鉄心、前記固定子鉄心のスロットに装着された固定子巻線、前記固定子鉄心を保持するシェルを備え、前記固定子巻線は複数のコイルからなり、各コイルはそれぞれ絶縁被覆され、かつ接続部のない連続した導体線を巻き回して形成され、各コイルの端末線は内周端と外周端からそれぞれ片側コイルエンド方向に突出しており、複数のコイルの端末線の一方端部同士が接続され、前記コイルは各スロットに複数層装着され、コイル端末線は固定子の全周にわたり、所定の角度ピッチに配置された回転電機の固定子であって、
前記各スロットの最内周側と最外周側のコイルの端末線の先端を固定子の軸方向に向け、且つ前記固定子巻線のコイルエンド上で、前記端末線先端の側面同士を当接させて接合部を形成し、前記接合部を溶接で接合するようにしたものであって、前記端末線の先端の軸方向高さを固定子の全周において等しくしたことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
前記スロットの最内周側と最外周側から突出している端末線のうち、内周側の端末線がコイルエンド上で、外周側への折り曲げを含む少なくとも２回以上折り曲げられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
前記スロットの最内周側と最外周側から突出している端末線のうち、外周側の端末線がコイルエンド上で内周側への折り曲げを含む少なくとも２回以上折り曲げられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
前記スロットの最内周側と最外周側から突出している端末線の双方が、コイルエンド上で２回以上折り曲げられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
前記端末線の溶接部は流動浸漬により絶縁されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
前記固定子鉄心は、一定の形状に打ち抜かれた複数枚の電磁鋼板を積層一体化して構成したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係る回転電機の固定子は、周方向に複数のスロットを有し、円環状に配列された複数の固定子鉄心、前記固定子鉄心のスロットに装着された固定子巻線、前記固定子鉄心を保持するシェルを備え、前記固定子巻線は複数のコイルからなり、各コイルはそれぞれ絶縁被覆され、かつ接続部のない連続した導体線を巻き回して形成され、各コイルの端末線は内周端と外周端からそれぞれ片側コイルエンド方向に突出しており、複数のコイルの端末線の一方端部同士が接続され、前記コイルは各スロットに複数層装着され、コイル端末線は固定子の全周にわたり、所定の角度ピッチに配置された回転電機の固定子であって、前記各スロットの最内周側と最外周側のコイルの端末線の先端を固定子の軸方向に向け、且つ前記固定子巻線のコイルエンド上で、前記端末線先端の側面同士を当接させて接合部を形成し、前記接合部を溶接で接合するようにしたものであって、前記端末線の先端の軸方向高さを固定子の全周において等しくしたものである。
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月28日(2016.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に複数のスロットを有し、円環状に配列された複数の固定子鉄心、前記固定子鉄心のスロットに装着された固定子巻線、前記固定子鉄心を保持するシェルを備え、前記固定子巻線は複数のコイルからなり、各コイルはそれぞれ絶縁被覆され、かつ接続部のない連続した導体線を複数回巻き回して形成され、各コイルの端末線は内周端と外周端からそれぞれ片側コイルエンド方向に突出しており、複数のコイルの端末線の一方端部同士が接続され、前記コイルは各スロット内に径方向に４層以上装着され、コイル端末線は固定子の全周にわたり、所定の角度ピッチに配置された回転電機の固定子であって、
スロット数と同数のスロット最内周層から出るコイル端末線を有し、前記各スロットの最内周層と最外周層のコイルの端末線の先端を固定子の軸方向に向け、且つ前記固定子巻線のコイルエンド上で、前記端末線先端の側面同士を当接させて接合部を形成し、前記接合部が溶接で接合されているものであって、前記端末線の先端の軸方向高さを固定子の全周において等しくしたことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
前記スロットの最内周層と最外周層から突出している端末線のうち、内周側の端末線がコイルエンド上で、外周側への折り曲げを含む少なくとも２回以上折り曲げられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
前記スロットの最内周層と最外周層から突出している端末線のうち、外周側の端末線がコイルエンド上で内周側への折り曲げを含む少なくとも２回以上折り曲げられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
前記スロットの最内周層と最外周層から突出している端末線の双方が、コイルエンド上で２回以上折り曲げられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
前記端末線の溶接部は流動浸漬により絶縁されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
前記固定子鉄心は、一定の形状に打ち抜かれた複数枚の電磁鋼板を積層一体化して構成したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係る回転電機の固定子は、周方向に複数のスロットを有し、円環状に配列された複数の固定子鉄心、前記固定子鉄心のスロットに装着された固定子巻線、前記固定子鉄心を保持するシェルを備え、前記固定子巻線は複数のコイルからなり、各コイルはそれぞれ絶縁被覆され、かつ接続部のない連続した導体線を複数回巻き回して形成され、各コイルの端末線は内周端と外周端からそれぞれ片側コイルエンド方向に突出しており、複数のコイルの端末線の一方端部同士が接続され、前記コイルは各スロット内に径方向に４層以上装着され、コイル端末線は固定子の全周にわたり、所定の角度ピッチに配置された回転電機の固定子であって、スロット数と同数のスロット最内周層から出るコイル端末線を有し、前記各スロットの最内周層と最外周層のコイルの端末線の先端を固定子の軸方向に向け、且つ前記固定子巻線のコイルエンド上で、前記端末線先端の側面同士を当接させて接合部を形成し、前記接合部が溶接で接合されているものであって、前記端末線の先端の軸方向高さを固定子の全周において等しくしたものである。
【国際調査報告】
2015040692.tif 000011
2015040692.tif 000012
2015040692.tif 000013
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