(57)【要約】【課題】接合部の位置決めを確実に行うことができ、接合不良の発生を防止することができる回転電機の固定子の製造方法を提供すること。【解決手段】固定子巻線を構成するセグメント３３の電気導体は、先端の接合部が傾斜した状態で、隣接する電気導体の接合部と交差しており、これらの接合部同士が溶接等によって接合される。各電気導体は、先端の接合部よりも固定子鉄心の端面に近い端面側交差部でその他の電気導体と交差しており、この端面側交差部に串状拘束部材１１２ｃが取り付けられ、各電気導体が拘束された状態で接合工程が実施される。【選択図】        図１１
2004254362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に複数のスロットが形成された固定子鉄心と、
前記スロットのそれぞれに一部が収容され残りが前記スロットの外部に露出した電気導体を複数備えた固定子巻線とを備え、
前記電気導体は、露出部分が前記スロットから周方向の一方に傾斜して延びる第１の電気導体と、露出部分が前記第１の電気導体が収容された前記スロットと周方向に異なる位置の前記スロットから周方向の他方に傾斜して延びるとともに、先端が前記第１の電気導体の先端と接合される第２の電気導体と、前記第１および第２の電気導体のそれぞれが収容された前記スロットと異なる前記スロットから周方向の他方に傾斜して延びるとともに、前記第１および第２の電気導体同士の接合位置よりも前記固定子鉄心の端面に近い端面側交差部において前記第１の電気導体と交差する第３の電気導体とを有する回転電機の固定子の製造方法において、
前記第１および第２の電気導体同士の接合位置よりも前記固定子鉄心の端面に近い拘束部で前記第１の電気導体と前記第３の電気導体とを拘束し、前記第１の電気導体の先端と前記第２の電気導体の先端とを接合することを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記拘束部は前記端面側交差部であることを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、
先端同士が接合される前記第１の電気導体と前記第２の電気導体からなる導体セットが径方向に複数組設けられて前記固定子巻線が形成されるとともに、
径方向に並ぶ前記導体セットの間の空間に突出する突起が設けられた拘束部材が、前記第１の電気導体と前記第３の電気導体とを拘束することを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記拘束部材は、前記突起に隣接配置された凹部を有しており、この凹部に前記第１の電気導体と前記第３の電気導体とを収容することによりこれらの電気導体を拘束することを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記凹部は、前記第１の電気導体と前記第３の電気導体が配置される側が幅広となる側面を有していることを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記凹部の底面は、前記第１の電気導体および前記第３の電気導体の導体幅と同じ幅を有していることを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項７】
周方向に複数のスロットが形成された固定子鉄心と、
前記スロットのそれぞれに一部が収容され残りが前記スロットの外部に露出した電気導体を複数備えた固定子巻線とを備え、
前記電気導体は、露出部分が前記スロットから周方向の一方に傾斜して延びる第１の電気導体と、露出部分が前記第１の電気導体が収容された前記スロットと周方向に異なる位置の前記スロットから周方向の他方に傾斜して延びるとともに、先端が前記第１の電気導体の先端と接合される第２の電気導体と、前記第１および第２の電気導体のそれぞれが収容された前記スロットと異なる前記スロットから周方向の他方に傾斜して延びるとともに、前記第１および第２の電気導体同士の接合位置よりも前記固定子鉄心の端面に近い端面側交差部において前記第１の電気導体と交差する第３の電気導体とを有する回転電機の固定子の製造方法において、
前記第１の電気導体と前記第３の電気導体とを径方向に拘束部材で拘束しつつ、前記第１の電気導体の先端と前記第２の電気導体の先端とを接合することを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記第１の電気導体と、前記第２の電気導体および前記第３の電気導体は、それぞれ前記スロットに径方向に複数並んで設けられ、
前記拘束部材は、径方向に延び、複数の前記第１の電気導体と複数の前記第３の電気導体とを径方向に同時に拘束することを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項９】
請求項７において、
前記拘束部材は、前記第１および第２の電気導体同士の接合位置よりも前記固定子鉄心の端面に近い位置で、前記第１および第３の電気導体を拘束することを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記拘束部材は、前記端面側交差部にて、前記第１および第３の電気導体を拘束することを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項１１】
請求項７において、
前記拘束部材は一部に凹部が形成された串状であって、前記第１の電気導体と前記第３の電気導体との径方向拘束位置より軸方向にやや離れた位置に前記凹部が位置するように径方向に前記拘束部材を挿入する挿入工程と、
軸方向に前記拘束部材を移動して前記凹部で前記第１の電気導体と前記第３の電気導体を拘束する拘束工程と、
前記第１の電気導体と前記第２の電気導体を接合する接合工程と、
軸方向に前記拘束部材を移動して前記径方向の拘束を解除する拘束解除工程と、
前記拘束部材を径方向に移動して取り出す取り出し工程と、
を有することを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車やトラックに搭載される車両用交流発電機等の回転電機の固定子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、回転電機の固定子巻線の接合には、電極と巻線溶接部との間でアーク放電させ、その熱を利用して巻線を溶融接合するアーク溶接が一般に採用されている。例えば、固定子鉄心に形成された複数のスロットに、Ｕ字状の電気導体を挿入した後に、その先端部側を周方向に傾斜させ、その後、隣接する先端部同士をアーク放電によって接合する回転電機の巻線接合方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１６は、上述した接合方法の対象となる従来の固定子の構造を示す部分的な斜視図である。また、図１７は図１６に示した固定子巻線の接合部の配置を示す平面図である。図１８は、従来の接合装置の要部を示す図である。
図１６に示すように、固定子鉄心４００の各スロットから４本の電気導体４０４が突出している場合に、径方向に見るとその突出部分が交互に反対周方向に傾斜している。これらの電気導体４０４の先端が接合部４０６であり、図１７に示すように、径方向に並んだ４つの接合部４０６の２つずつが組になって接合作業が行われる。
【０００４】
具体的には、この接合作業は、図１８に示すように、内径側プラス電極４１０と外径側プラス電極４１２によって接合部４０６の内径側および外径側を拘束するとともに、周方向に隣接する各接合部４０６の間に棒状プラス電極４１４を配置した状態で行われる。このような状態において、接合部４０６に溶接電極としてのトーチ４２０を近づけることにより、接合部４０６の溶接による接合が行われる。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３１０４７００号公報（第４−６頁、図１−５）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に開示された従来の接合方法では、径方向に一列に並んだ接合部の間に隙間がある場合に、内径側プラス電極４１０および外径側プラス電極４１２によって内径側および外径側を拘束しようとしても、各接合部４０６がこの隙間部分に向かって移動してしまうため、接合部４０６の位置決めが容易でないという問題があった。また、接合部４０６が移動すると、各接合部４０６と内径側プラス電極４１０あるいは外径側プラス電極４１２との間の電気的な接触が不十分になり、接合不良が発生するおそれがあるという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、接合部の位置決めを確実に行うことができ、接合不良の発生を防止することができる回転電機の固定子の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の回転電機の固定子の製造方法は、周方向に複数のスロットが形成された固定子鉄心と、スロットのそれぞれに一部が収容され残りがスロットの外部に露出した電気導体を複数備えた固定子巻線とを備え、この電気導体は、露出部分がスロットから周方向の一方に傾斜して延びる第１の電気導体と、露出部分が第１の電気導体が収容されたスロットと周方向に異なる位置のスロットから周方向の他方に傾斜して延びるとともに、先端が第１の電気導体の先端と接合される第２の電気導体と、第１および第２の電気導体のそれぞれが収容されたスロットと異なるスロットから周方向の他方に傾斜して延びるとともに、第１および第２の電気導体同士の接合位置よりも固定子鉄心の端面に近い端面側交差部において第１の電気導体と交差する第３の電気導体とを有する回転電機の固定子の製造方法であって、第１および第２の電気導体同士の接合位置よりも固定子鉄心の端面に近い拘束部で第１の電気導体と第３の電気導体とを拘束し、第１の電気導体の先端と第２の電気導体の先端とを接合している。第１の電気導体と第２の電気導体の各先端の接合部を先端よりも固定子鉄心の端面に近い拘束部で拘束しているため、先端の接合部において拘束に必要なコイルエンド高さが不要になり、コイルエンド高さを低くすることができる。
【０００９】
また、上述した拘束部は端面側交差部であることが望ましい。これにより、端面側交差部において第１の電気導体と第３の電気導体の両方について一度に径方向および軸方向の位置決めが行われるため、接合対象となる第１の電気導体先端の接合部の径方向、周方向および軸方向の位置決めを確実に行うことができ、接合不良の発生を防止することが可能になる。
【００１０】
また、先端同士が接合される第１の電気導体と第２の電気導体からなる導体セットが径方向に複数組設けられて固定子巻線が形成されるとともに、径方向に並ぶ導体セットの間の空間に突出する突起が設けられた拘束部材が、第１の電気導体と第３の電気導体とを拘束することが望ましい。これにより、簡単な治具形状で、各接合部の位置決めを確実に行うことによる接合不良の発生防止と同時に、導体セット間のクリアランスを確保して隣接する接合部間の接触を防止することが可能になる。
【００１１】
また、上述した拘束部材は、突起に隣接配置された凹部を有しており、この凹部に第１の電気導体と第３の電気導体とを収容することによりこれらの電気導体を拘束することが望ましい。これにより、電気導体の拘束をより確実に行うことができる。
【００１２】
また、上述した凹部は、第１の電気導体と第３の電気導体が配置される側が幅広となる側面を有していることが望ましい。傾斜した側面に沿って電気導体を収容することになるため、拘束部材を取り付ける際に各電気導体を所定位置にガイドすることが可能になり、径方向および軸方向の位置ずれを生じることなく各電気導体を凹部の所定位置に収容することができる。
【００１３】
また、凹部の底面は、第１の電気導体および第３の電気導体の導体幅と同じ幅を有していることが望ましい。これにより、収容時における電気導体の位置ずれをなくすことができ、接合部の位置決め精度を向上させることができる。
また、本発明の回転電機の固定子の製造方法は、周方向に複数のスロットが形成された固定子鉄心と、スロットのそれぞれに一部が収容され残りがスロットの外部に露出した電気導体を複数備えた固定子巻線とを備え、この電気導体は、露出部分がスロットから周方向の一方に傾斜して延びる第１の電気導体と、露出部分が第１の電気導体が収容されたスロットと周方向に異なる位置のスロットから周方向の他方に傾斜して延びるとともに、先端が第１の電気導体の先端と接合される第２の電気導体と、第１および第２の電気導体のそれぞれが収容されたスロットと異なるスロットから周方向の他方に傾斜して延びるとともに、第１および第２の電気導体同士の接合位置よりも固定子鉄心の端面に近い端面側交差部において第１の電気導体と交差する第３の電気導体とを有する回転電機の固定子の製造方法であって、第１の電気導体と第３の電気導体とを径方向に拘束部材で拘束しつつ、第１の電気導体の先端と第２の電気導体の先端とを接合している。第１の電気導体と第３の電気導体を径方向に拘束部材で拘束しながら第１の電気導体と第２の電気導体の接合が行われるため、接合対象となる第１の電気導体先端の接合部の径方向の位置決めを確実に行うことができ、接合不良の発生を防止することが可能になる。
【００１４】
また、上述した第１の電気導体と、第２の電気導体および第３の電気導体は、それぞれスロットに径方向に複数並んで設けられ、拘束部材は、径方向に延び、複数の第１の電気導体と複数の第３の電気導体とを径方向に同時に拘束することが望ましい。これにより、径方向に並んだ複数の第１の電気導体と複数の第３の電気導体のそれぞれと同時に拘束することが可能になり、電気導体を拘束する工程を簡略化することができる。
【００１５】
また、上述した拘束部材は、第１および第２の電気導体同士の接合位置よりも固定子鉄心の端面に近い位置で、第１および第３の電気導体を拘束することが望ましい。第１の電気導体と第２の電気導体の接合位置よりも固定子鉄心の端面に近い位置で拘束しているため、先端の接合部において拘束に必要なコイルエンド高さが不要になり、コイルエンド高さを低くすることができる。
【００１６】
また、上述した拘束部材は、端面側交差部にて、第１および第３の電気導体を拘束することが望ましい。これにより、第１および第３の電気導体を同時に拘束することが可能になり、電気導体を拘束する工程をさらに簡略化することができる。
【００１７】
また、上述した拘束部材は一部に凹部が形成された串状であって、第１の電気導体と第３の電気導体との径方向拘束位置より軸方向にやや離れた位置に凹部が位置するように径方向に拘束部材を挿入する挿入工程と、軸方向に拘束部材を移動して凹部で第１の電気導体と第３の電気導体を拘束する拘束工程と、第１の電気導体と第２の電気導体を接合する接合工程と、軸方向に拘束部材を移動して径方向の拘束を解除する拘束解除工程と、拘束部材を径方向に移動して取り出す取り出し工程とを有することが望ましい。このように、接合前に拘束部材を径方向に挿入して各電気導体を拘束し、接合後にこの拘束部材による拘束を開示することにより、容易かつ確実に各電気導体の接合部の位置決めを行うことが可能になり、接合不良の発生を防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の回転電機の固定子の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態の回転電機としての車両用交流発電機の全体構成を示す断面図である。図１に示すように、本実施形態の車両用交流発電機１は、固定子２、回転子３、ハウジング４、整流器５等を含んで構成されている。
【００１９】
回転子３は、界磁として作用し、シャフト６と一体になって回転しており、ランデル型ポールコア７、界磁コイル８、スリップリング９、１０、送風装置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２０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組合わせて構成されている。このランデル型ポールコア７は、シャフト６に組付られたボス部７１と、ボス部７１の両端より径方向に延びるディスク部７２と、１２個の爪状磁極部７３により構成されている。
【００２１】
プーリ側の斜流ファン１１は、ポールコア７の端面に溶接などによって固着されたベース板１１１に対して鋭角の傾斜を持つブレードと直角のブレードとを有し、回転子３と一体になって回転する。反プーリ側の遠心ファン１２は、ポールコア７の端面に溶接などによって固着されたベース板１２１に対して直角のブレードのみを有する。
【００２２】
ハウジング４は、フロントハウジング４ａとリアハウジング４ｂからなっており、その軸方向端面には吸入孔４１が、外周両肩部には、固定子２の第１コイルエンド群３１ａと第２コイルエンド群３１ｂのそれぞれの径方向外側に対応して冷却風の排出孔４２が設けられている。
【００２３】
整流器５は、固定子２から出力される交流電圧を直流に変換する整流作用を行っており、車両用交流発電機１の反プーリ側の端部に設けられている。
次に、固定子２の詳細について説明する。図２は、固定子２の部分的な断面図である。図３は、固定子鉄心３２に装着されるセグメント３３の模式的形状を示す斜視図である。
【００２４】
固定子２は、電機子として作用し、固定子鉄心３２と、固定子鉄心３２に形成された複数のスロット３５内に配置された複数の電気導体としてのセグメント３３によって構成された固定子巻線３１と、固定子鉄心３２と固定子巻線３１との間を電気絶縁するインシュレータ３４とを備えている。
【００２５】
図２に示すように、固定子鉄心３２には、多相の固定子巻線３１を収容できるように、内径側に開口を有する複数のスロット３５が形成されている。固定子鉄心３２のスロット３５に装備された固定子巻線３１は、１本１本の電気導体として把握することができ、複数のスロット３５のそれぞれの中には、偶数本（本実施形態では８本）の電気導体が収容されている。また、一のスロット３５内の８本の電気導体は、固定子鉄心３２の径方向に関して内側から順に第１層から第８層まで一列に配列されている。これらの電気導体には、絶縁被膜３７として、ポリアミドイミド等の被膜材が塗布されている。
【００２６】
これらの電気導体が所定のパターンで接続されることにより、固定子巻線３１が形成される。なお、本実施形態では、スロット３５内の電気導体は、第１コイルエンド群３１ａ側においては、連続線を配置することにより一端が接続され、また、第２コイルエンド群３１ｂ側においては、他端を接合することにより接続される。また、本実施形態の固定子巻線３１では、第１層〜第４層の各電気導体相互の関係は、第５層〜第８層の各電気導体相互の関係と基本的に同じであるため、以下では、第１層〜第４層の電気導体について詳細に説明する。
【００２７】
各スロット３５内の１本の電気導体は、所定の磁極ピッチ離れた他のスロット３５内の１本の他の電気導体と対をなしている。特に、コイルエンド部における複数の電気導体間の隙間を確保し、整列して配置するために、一のスロット３５内の所定の層の電気導体は、所定の磁極ピッチ離れた他のスロット３５内の他の層の電気導体と対をなしている。
【００２８】
例えば、一のスロット内の第１層の電気導体３３１ａは、固定子鉄心３２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット内の第４層の電気導体３３１ｂと対をなしている。同様に、一のスロット内の第２層の電気導体３３２ａは固定子鉄心３２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット内の第３層の電気導体３３２ｂと対をなしている。そして、これらの対をなす電気導体は、固定子鉄心３２の軸方向の一方の端部において連続線を用いることにより、ターン部３３１ｃ、３３２ｃを経由することで接続される。したがって、固定子鉄心３２の一方の端部においては、第３層の電気導体と第２層の電気導体とを接続する連続線を、第４層の電気導体と第１層の電気導体とを接続する連続線が囲むこととなる。このように、固定子鉄心３２の一方の端部においては、対をなす電気導体の接続部が、同じスロット内に収容された他の対をなす電気導体の接続部により囲まれる。第３層の電気導体と第２層の電気導体との接続により中層コイルエンドが形成され、第４層の電気導体と第１層の電気導体との接続により端層コイルエンドが形成される。
【００２９】
一方、一のスロット３５内の第２層の電気導体３３２ａは、固定子鉄心３２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット３５内の第１層の電気導体３３１ａ’とも対をなしている。同様に、一のスロット３５内の第４層の電気導体３３１ｂ’は、固定子鉄心３２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット３５内の第３層の電気導体３３２ｂと対をなしている。そして、これらの電気導体は固定子鉄心３２の軸方向の他方の端部において接合により接続される。
【００３０】
したがって、固定子鉄心３２の他方の端部においては、第４層の電気導体と第３層の電気導体とを接続する接合部と、第１層の電気導体と第２層の電気導体とを接続する接合部とが、径方向に並んでいる。第４層の電気導体と第３層の電気導体との接続、および第１層の電気導体と第２層の電気導体との接続により隣接層コイルエンドが形成される。
【００３１】
さらに、複数の電気導体は、ほぼ矩形断面（平角断面）をもった一定の太さの電気導体を所定形状に成形したＵ字状のセグメントにより提供される。図３に示すように、第１層の電気導体と第４層の電気導体とが、一連の電気導体をほぼＵ字状に成形してなる大セグメント３３１により提供される。また、第２層の電気導体と第３層の電気導体とが一連の電気導体をほぼＵ字状に成形してなる小セグメント３３２により提供される。
【００３２】
大セグメント３３１と小セグメント３３２とは基本セグメント３３を形成する。そして、基本セグメント３３を規則的にスロット３５に配置して、固定子鉄心３２の周りを２周（第５層〜第８層の電気導体の分も含めると合計で４周）するコイルが形成される。
【００３３】
図４は、固定子巻線３１の部分的な側面図であり、径方向外側から見た図が示されている。また、図５は固定子巻線３１をセグメント３３の先端部側から見た図であり、径方向に並んだ一部のセグメント３３のみを抜き出して周方向に展開した図である。図４および図５に示すように、本実施形態のセグメント３３は、隣接する電気導体同士を０°よりも大きな角度をなした状態で交差させ、この交差部分において先端部の側面同士を互いに接触させた状態で溶接等を行って接合部を形成している。具体的には、図５に示すように、固定子鉄心３２から突出した第１層の電気導体３３１ａの先端部３３１ｄと第２層の電気導体３３２ａの先端部３３２ｄとが互いの側面を介して接触しており、この接触部分に対して溶接等が行われる。また、第３層の電気導体３３２ｂの先端部３３２ｅと第４層の電気導体３３１ｂの先端部３３１ｅとが互いの側面を介して接触しており、この接触部分に対して溶接等が行われる。第５層および第６層の各電気導体や第７層および第８層の各電気導体についても同様である。
【００３４】
次に、固定子巻線３１の製造工程を以下に説明する。
（挿入工程）基本セグメント３３は、Ｕ字状の小セグメント３３２のターン部３３２ｃをＵ字状の大セグメント３３１のターン部３３１ｃが囲むように揃えられ、固定子鉄心３２の軸方向側面の一方側から挿入される。その際、大セグメ
ント３３１の一方の電気導体３３１ａは固定子鉄心３２の一のスロット３５の第１層に、小セグメント３３２の一方の電気導体３３２ａは一のスロット３５の第２層に、そして、大セグメント３３１の他方の電気導体３３１ｂは固定子鉄心３２の一のスロット３５から時計方向に１磁極ピッチ離れた他のスロット３５の第４層に、小セグメント３３２の他方の電気導体３３２ｂも他のスロット３５の第３層に挿入される。
【００３５】
その結果、図２に示すように一のスロット３５には第１層側から、上述した電気導体３３１ａ、３３２ａ、３３２ｂ’、３３１ｂ’が一列に配置される。ここで、電気導体３３２ｂ’、３３１ｂ’は、１磁極ピッチずれた他のスロット３５内の電気導体と対をなしている大小のセグメントの電気導体である。
【００３６】
第５層〜第８層の各電気導体についても同様であり、第１層〜第４層の各電気導体と同時にあるいはこれらの電気導体の挿入が終了した後に第５層〜第８層の各電気導体の挿入が行われる。
（折り曲げ工程）挿入後、第２コイルエンド群３１ｂにおいて、第１層と第４層の電気導体３３１ａ、３３１ｂは、大セグメント３３１が開く方向にその先端の接合部３３１ｄ、３３１ｅが捻られて折り曲げられる。そして、第２層および第３層の電気導体３３２ａ、３３２ｂは、小セグメント３３２が閉じる方向にその先端の３３２ｄ、３３２ｅが捻られて折り曲げられる。その結果、第２コイルエンド群３１ｂにおいては、径方向に隣接する電気導体は周方向の逆向きに傾斜している。以上の構成を、全てのスロット３５のセグメント３３について、および第５層〜第８層の電気導体からなるセグメント３３について繰り返す。これにより、接合部３３１ｄ、３３２ｄによって形成される一対の接合部と、接合部３３１ｅ、３３２ｅによって形成される一対の接合部が、それぞれ同心円上に４列に径方向に沿って配置される。
【００３７】
（接合工程）そして、第２コイルエンド群３１ｂにおいて、第１および第２層の電気導体の接合部同士、第３および第４層の電気導体の接合部同士、第５および第６層の電気導体の接合部同士、第７および第８層の電気導体の接合部同士がそれぞれ溶接、超音波溶着、アーク溶接、ろう付け等の手段によって電気的導通を得るように接合されて固定子２が得られる。
【００３８】
次に、接合工程の詳細について説明する。図６は、接合工程において用いられる本実施形態の巻線接合装置の外観および構成を示す図である。
図６に示す巻線接合装置１００は、溶接工具としての溶接電極を含むトーチ１０２と、トーチ１０２を移動させるロボットアーム１０４と、トーチ１０２に電力を供給する溶接電源１０６と、トーチ１０２に不活性ガスを供給するガス供給装置１０８と、接合対象としてのセグメント３３が装備された固定子２を固定する固定台１１０と、固定子２のセグメント３３を拘束する拘束装置１１２と、固定台１１０を回転させる回転駆動装置１１４と、ロボットアーム１０４、回転駆動装置１１４、溶接電源１０６およびガス供給装置１０８を制御する制御装置１１６とを含んで構成されている。
【００３９】
トーチ１０２は、タングステンによって形成されており、ロボットアーム１０４の先端に装備されている。トーチ１０２は、溶接電源１０６のマイナス側端子に接続されており、溶接工具としての溶接電極を含んでいる。また、トーチ１０２には、溶接時のアークの安定と溶接部の酸化防止のために、アルゴンやヘリウム等の不活性ガスがガス供給装置１０８から供給される。なお、このように、一方の電極にタングステンを用い、アルゴン等の不活性ガスを供給しながら溶接を行う構成は、ＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ  ａｒｃ  ｗｅｌｄｉｎｇ）として一般に知られている。
【００４０】
ロボットアーム１０４は、制御装置１１６からの制御信号を受けて、トーチ１０２が設けられている先端を、溶接対象としてのセグメント先端の接合部に沿って接続部が並ぶ方向に沿って移動させる。
図７は、図６に示した拘束装置１１２に用いられる各種の拘束部材を示す平面図である。また、図８は図７に示した拘束部材の中の串状拘束部材の詳細を示す側面図である。図９は、図８に示した串状拘束部材をＡ方向から見た矢視図である。図１０は、図８に示した串状拘束部材をＢ方向から見た矢視図である。図１１は、串状拘束部材をセグメント３３に取り付けて各電気導体を拘束した状態を示す斜視図である。
【００４１】
拘束装置１１２は、円環状の内周側拘束部材１１２ａおよび外周側拘束部材１１２ｂと、各電気導体同士の接合位置よりも固定子鉄心３２の端面に近い端面側交差部に配置された串状拘束部材１１２ｃとを備えている。なお、図７および図８では、串状拘束部材１１２ｃは１本のみが図示されているが、実際には周方向に隣接する各接合部間に同じ形状の串状拘束部材１１２ｃがスロット３５の数と同じ数だけ備わっている。
【００４２】
内周側拘束部材１１２ａは、最内周（第１層）の電気導体の内周側に配置されており、この電気導体の内周側への移動を拘束する。外周側拘束部材１１２ｂは、最内周（第８層）の電気導体の外周側に配置されており、この電気導体の外周側での移動を拘束する。
【００４３】
串状拘束部材１１２ｃは、図８に示すように、断面が三角形形状であって、その一辺がスロット３５から周方向の一方に傾斜して延びた電気導体の上面（固定子鉄心３２の端面と反対側の面）に沿った角度を、他の一辺が他のスロット３５から周方向の他方に傾斜して延びた他の電気導体の上面に沿った角度を有している。
【００４４】
例えば、図７において、第１層の電気導体３３１ａ、第２層の電気導体３３２ａ、第３層の電気導体３３２ｂに着目する。第１層の電気導体３３１ａ（本発明における第２の電気導体）は、露出部分が固定子鉄心３２のスロット３５から周方向の一方に傾斜して延びている。第２層の電気導体３３２ａ（本発明における第１の電気導体）は、露出部分が第１層の電気導体３３１ａが収容されたスロット３５と周方向に異なる位置の別のスロット３５から周方向の他方に傾斜して延びるとともに、先端が第１層の電気導体３３１ａの先端の接合部３３１ｄと接合される。第３層の電気導体３３２ｂ（本発明における第３の電気導体）は、第１層および第２層の電気導体３３１ａ、３３２ａのそれぞれが収容されたいずれのスロット３５とも異なる別のスロット３５から周方向の他方に傾斜して延びるとともに、これら第１層および第２層の電気導体３３１ａ、３３２ａ同士の接合位置よりも固定子鉄心３２の端面に近い端面側交差部Ｃにおいて第２層の電気導体３３２ａと交差する。このような関係は、第１層〜第８層の各電気導体の中の隣接する各電気導体について成立する。
【００４５】
上述した串状拘束部材１１２ｃは、これらの各電気導体が相互に交差する端面側交差部Ｃに配置されている。
また、串状拘束部材１１２ｃは、セグメント３３の電気導体が当接する位置に凹部２１０が形成され、隣接する凹部２１０の間に突起２１２が形成されている。先端同士が接合される２本の電気導体からなる導体セットを考えると、凹部２１０は、各導体セットに対応する位置に形成されており、突起２１２は、径方向に隣接して並んだ２組の導体セットの間の空間に突出するように形成されている。
【００４６】
また、串状拘束部材１１２ｃに形成された凹部２１０は、テーパ状の傾斜した側面２１４を有している。この傾斜した側面２１４は、セグメント３３の電気導体を拘束するために串状拘束部材１１２ｃを取り付ける際に、凹部２１０に電気導体を収納するためのガイドの機能を有している。したがって、図１１に示すように、串状拘束部材１１２ｃを各セグメント３３の接合部側から取り付けることにより、径方向および軸方向の位置ずれを生じることなく各電気導体は凹部２１０の所定位置に収容される。
【００４７】
また、凹部２１０は、各セグメント３３の電気導体の導体幅と同じ幅を有している。これにより、電気導体を凹部２１０に収容した際の電気導体の位置ずれをなくすことができ、接合部の位置決め精度を向上させることができる。
なお、上述した内周側拘束部材１１２ａ、外周側拘束部材１１２ｂ、串状拘束部材１１２ｃは、アーク溶接時の一方の電極を兼ねている。
【００４８】
図１２および図１３は、拘束装置１１２に含まれる串状拘束部材１１２ｃの取付・解除機構に関する構成と動作手順を示す図である。また、図１４は串押し下げ部材１２６に串状拘束部材１１２ｃを挿入した状態を示す図である。
図１２および図１３に示す取付・解除機構１２０は、折り曲げ工程までが終了したセグメント３３が収容された固定子鉄心３２をセットした後に串状拘束部材１１２ｃを取り付けるためのものである。串状拘束部材１１２ｃが取り付けられ、端面側交差部Ｃにおいて各電気導体が拘束された状態において、図６に示した巻線接合装置１００によって接合工程が実施される。その後、接合工程が終了した各電気導体の拘束を解除すべく串状拘束部材１１２ｃが取り外される。
【００４９】
この取付・解除機構１２０は、固定子鉄心３２を内径側および外径側から押さえて固定する円柱状の押え治具１２２および円環状の押え治具１２４と、径方向外側から挿入された各串状拘束部材１１２ｃの上面を固定子鉄心３２の端面側に押圧して各セグメント３３の端面側交差部Ｃに向けて押し下げる串押し下げ部材１２６と、接合工程終了後に各串状拘束部材１１２ｃの下面を固定子鉄心３２の端面から遠ざかる向きに押圧して串状拘束部材１１２ｃの取付状態を解除する串解除部材１２８とを含んで構成されている。
【００５０】
上述した構造を有する取付・解除機構１２０による各セグメント３３の電気導体の拘束および解除動作は以下のようにして行われる。
（串状拘束部材の挿入工程）まず、折り曲げ工程までが終了したセグメント３３が収容された固定子鉄心３２が取付・解除機構１２０にセットされ、串状拘束部材１１２ｃが径方向外側から挿入される（図１２（Ａ）、（Ｂ））。なお、図１４に示すように、串状拘束部材１１２ｃは先端側が細くなっており、串押し下げ部材１２６と押え治具１２２との隙間に串状拘束部材１１２ｃを容易に挿入することができるようになっている。また、この状態では、各セグメント３３の電気導体が交差している端面側交差部Ｃよりも軸方向にやや離れた位置に凹部２１０が位置するように径方向に串状拘束部材１１２ｃが挿入されるため、串状拘束部材１１２ｃと各セグメント３３の電気導体が交差している端面側交差部Ｃとの間にも十分な隙間が形成されており、串状拘束部材１１２ｃの挿入作業には高い精度が要求されない。
【００５１】
（拘束工程）次に、串押し下げ部材１２６を固定子鉄心３２の端面側に降下させる（図１３（Ａ））。これにより、端面側交差部Ｃにおいて串状拘束部材１１２ｃが各電気導体を拘束する。
（接合工程）この状態において電気導体先端の各接合部に対してアーク溶接が実施される。
【００５２】
（拘束解除工程）その後、串解除部材１２８を上昇させることにより、串状拘束部材１１２ｃを各電気導体から分離して拘束状態が解除された後（図１３（Ｂ））、串状拘束部材１１２ｃが径方向外側に抜き取られる。
このように、セグメント３３の電気導体が互いに交差する端面側交差部Ｃにおいてこれらの電気導体が拘束されるため、接合対象となる２本の電気導体先端の接合部の径方向、周方向および軸方向の位置決めを確実に行うことができ、接合不良の発生を防止することが可能になる。また、接合部近傍ではなく、接合部よりも固定子鉄心３２の端面に近い位置で各電気導体を拘束して接合を行っているため、先端の接合部において拘束に必要なコイルエンド高さが不要になり、コイルエンドを低くすることができる。
【００５３】
また、電気導体に当接する位置に凹部２１０を、各電気導体の間に対応する位置に突起２１２を形成しただけの単純な形状を有する串状拘束部材１１２ｃを用いることにより、簡単な治具形状で各電気導体の接合部の位置決めを確実に行うことによる接合不良の発生防止と同時に、導体セット間のクリアランスを確保して隣接する接合部間の接触を防止することが可能になる。特に、隣接した突起２１２の間に形成される凹部２１０にセグメント３３の電気導体を収容することにより、電気導体の拘束をより確実に行うことができる。
【００５４】
また、径方向に並んだ複数の電気導体を、しかも、異なる方向に傾斜した２種類の電気導体を１本の串状拘束部材１１２ｃを用いて同時に拘束しているため、それぞれの電気導体を別々に拘束する場合に比べて、電気導体を拘束する工程の簡略化が可能になる。
【００５５】
（第２の実施形態）
ところで、上述した第１の実施形態では、傾斜方向が異なる２種類の電気導体を、断面が三角形状を有する１本の串状拘束部材１１２ｃをこれらの電気導体の端面側交差部Ｃに配置することにより拘束したが、断面が三角形形状以外の拘束部材を用いたり、傾斜方向が異なる２種類の電気導体をそれぞれ別々の後続部材を用いて拘束したり、端面側交差部Ｃ以外の拘束部において拘束したりしてもよい。
【００５６】
図１５は、断面形状や拘束位置等を変更した第２の実施形態の拘束部材を示す図である。
本実施形態の拘束部材１１２ｄは、図１５に示すように円形形状の断面を有しており、スロット３５から周方向の一方に傾斜して延びた電気導体を拘束するための凹部が、この電気導体に対応する位置に形成されている。拘束部材１１２ｄを図１５に示すＤ方向から見ると、図９に示した串状拘束部材１１２ｃの形状と同様に、セグメント３３の電気導体を収容する凹部が形成されている。また、この拘束部材１１２ｄは、傾斜方向が異なる２種類の電気導体が交差する端面側交差部Ｃよりも電気導体の先端側に近い拘束部において、凹部に収容された電気導体を拘束している。
【００５７】
同様に、拘束部材１１２ｅは、円形形状の断面を有しており、スロット３５から周方向の他方に傾斜して延びた電気導体を拘束するための凹部が、この電気導体に対応する位置に形成されている。この拘束部材１１２ｅは、端面側交差部Ｃよりも電気導体の先端側に近い拘束部において、凹部に収容された電気導体を拘束している。
【００５８】
このように、端面側交差部Ｃ以外の拘束部において、断面が任意形状（図１５では円形形状）を有する拘束部１１２ｄ、１１２ｅを用いて、傾斜方向が異なる２種類の電気導体を別々に拘束することによっても、これらの拘束部においてそれぞれの電気導体が拘束されるため、接合対象となる２本の電気導体先端の接合部の径方向、周方向および軸方向の位置決めを確実に行うことができ、接合不良の発生を防止することが可能になる。また、接合部近傍ではなく、接合部よりも固定子鉄心３２の端面に近い位置で各電気導体を拘束して接合を行っているため、先端の接合部において拘束に必要なコイルエンド高さが不要になり、コイルエンドを低くすることができる。
【００５９】
また、図１５に示した例では、端面側交差部Ｃよりも電気導体先端側に拘束部を設定し、拘束対象となる電気導体の上面（固定子鉄心３２の端面と反対側の面）に拘束部材１１２ｄ等を当接させたが、図１５に示す拘束部材１１２ｆや拘束部材１１２ｈのように電気導体の下面（固定子鉄心３２の端面に近い側の面）を当接させたり、拘束部材１１２ｇのように端面側交差部Ｃよりも固定子鉄心３２の端面に近い位置に拘束部を設定したりしてもよい。接合部との干渉の度合いや拘束対象以外の電気導体との干渉の度合い等、レイアウト上の各種の制約を考慮して各拘束部材の位置を決定すればよい。また、必ずしも傾斜が異なる２種類の電気導体を拘束部材で拘束する必要はなく、どちらか一方のみを拘束するようにしてもよい。
【００６０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態のセグメント３３は、隣接する電気導体同士を０°よりも大きな角度をなした状態で交差させ、この交差部分において先端部の側面同士を互いに接触させた状態で溶接等を行って接合部を形成しているが、図１６に示したように、隣接する電気導体の先端を平行に配置して接合部を形成する場合にも本発明を適用することができる。
【００６１】
また、径方向に複数の電気導体が並んでいる場合に、複数の拘束部材を径方向に１列に並べてそれぞれの電気導体を拘束してもよい。
また、回転電機の固定子巻線を構成する電気導体の径方向の層数は８層に限定されず、４層や１２層あるいはその他の層数であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の回転電機としての車両用交流発電機の全体構成を示す断面図である。
【図２】固定子の部分的な断面図である。
【図３】固定子鉄心に装着されるセグメントの模式的形状を示す斜視図である。
【図４】固定子巻線の部分的な側面図である。
【図５】固定子巻線をセグメントの先端部側から見た図である。
【図６】接合工程において用いられる本実施形態の巻線接合装置の外観および構成を示す図である。
【図７】図６に示した拘束装置に用いられる各種の拘束部材を示す平面図である。
【図８】図７に示した拘束部材の中の串状拘束部材の詳細を示す側面図である。
【図９】図８に示した串状拘束部材をＡ方向から見た矢視図である。
【図１０】図８に示した串状拘束部材をＢ方向から見た矢視図である。
【図１１】串状拘束部材をセグメントに取り付けて各電気導体を拘束した状態を示す斜視図である。
【図１２】拘束装置に含まれる串状拘束部材の取付・解除機構に関する構成と動作手順を示す図である。
【図１３】拘束装置に含まれる串状拘束部材の取付・解除機構に関する構成と動作手順を示す図である。
【図１４】串押し下げ部材に串状拘束部材を挿入した状態を示す図である。
【図１５】断面形状や拘束位置等を変更した第２の実施形態の拘束部材を示す図である。
【図１６】従来の接合方法の対象となる固定子の構造を示す部分的な斜視図である。
【図１７】図１６に示した固定子巻線の接合部の配置を示す平面図である。
【図１８】従来の接合装置の要部を示す図である。
【符号の説明】
２  固定子
３１  固定子巻線
３２  固定子鉄心
３３  セグメント
１００  巻線接合装置
１１２  拘束装置
１１２ａ  内周側拘束部材
１１２ｂ  外周側拘束部材
１１２ｃ  串状拘束部材
２１０  凹部
２１２  突起
２１４  側面
【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】
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【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】
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【図１３】
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【図１４】
2004254362.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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