(57)【要約】【課題】ターン部の径方向の突出量を少なくすることができる回転電機の固定子巻線の製造方法、巻線構造および巻線の製造方法を提供すること。【解決手段】径方向に沿って各直線部が配置されたＵ字状のセグメント導体を捻る捻り工程と、捻られたセグメント導体の各直線部を固定子鉄心のスロットに挿入する挿入工程と、セグメント導体の反ターン部側を周方向に折り曲げる折り曲げ工程と、セグメント導体の端部同士を接合する接合工程とを有し、さらに、ターン部側捻り治具１００を用いて、捻り工程と並行してあるいは捻り工程の後に、Ｕ字状のセグメント導体のターン部を径方向に加圧整形する整形工程を備える。【選択図】　　　　図８
2004015839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向に沿って各直線部が配置されたＵ字状の電気導体を、前記直線部のそれぞれを周方向反対側に移動させることにより捻る捻り工程と、
前記捻り工程によって捻られた前記電気導体の各直線部を、固定子鉄心に形成されたスロットに挿入する挿入工程と、
前記スロットに挿入された前記電気導体の反ターン部側を周方向に折り曲げる折り曲げ工程と、
前記折り曲げ工程によって折り曲げられた隣接する前記電気導体の端部同士を接合する接合工程と、
を有する回転電機の固定子巻線の製造方法において、
前記捻り工程と並行して、あるいは前記捻り工程の後に、Ｕ字状の前記電気導体のターン部を径方向に加圧整形する整形工程を備えることを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
Ｕ字状の前記電気導体は、前記ターン部の最外径が、このターン部につながる前記直線部の幅よりも大きいことを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記整形工程は、前記ターン部との当接面が加圧方向に対して傾斜した第１の加圧部材を用いて行われ、前記第１の加圧部材を前記直線部に沿った方向に加圧することにより、前記ターン部をその中心側に変形させることを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記加圧部材は、前記捻り工程において前記ターン部の位置を拘束する拘束部材としての機能を有し、
前記捻り工程と同時に前記整形工程を行うことを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。
【請求項５】
請求項１または２において、
前記整形工程は、第２の加圧部材を用いて内径側および外径側の少なくとも一方から前記ターン部を加圧することにより、前記ターン部をその中心側に変形させることを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。
【請求項６】
直線部と、この直線部に対して垂直方向に凸部を有する曲がり部とを有し、前記凸部を前記凸部以外の前記曲がり部の延在方向に対して傾斜させることを特徴とする巻線構造。
【請求項７】
請求項６において、
前記直線部は、固定子鉄心のスロットに収容されており、
前記凸部は、前記固定子鉄心の周方向に対して前記スロットから遠ざかる向きに突出していることを特徴とする巻線構造。
【請求項８】
請求項６において、
前記直線部は、固定子鉄心のスロットに収容されており、
前記曲がり部は、異なる前記スロットのそれぞれにおいて異なる径方向位置に収容された２つの前記直線部の間をつないでおり、
前記凸部は、前記径方向位置が内径側に配置された前記直線部よりも内周側と、前記径方向位置が外径側に配置された前記直線部よりも外周側の少なくとも一方に突出して形成されていることを特徴とする巻線構造。
【請求項９】
請求項８において、
前記凸部は、前記内周側および前記外周側の両方に突出して形成されていることを特徴とする巻線構造。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれかにおいて、
前記凸部を傾斜させることにより、その向きを前記固定子鉄心の周方向に近づけることを特徴とする巻線構造。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれかにおいて、
平角線を用いて前記直線部と前記曲がり部を形成することを特徴とする巻線構造。
【請求項１２】
請求項６〜１０のいずれかにおいて、
前記曲がり部とその両端のそれぞれに一方端が接続された前記直線部とによって構成された複数のセグメント導体を備え、
異なる前記セグメント導体の前記直線部の他方端同士を接合することを特徴とする巻線構造。
【請求項１３】
請求項６〜１０のいずれかにおいて、
連続線を用いて前記直線部と前記曲がり部を形成することを特徴とする巻線構造。
【請求項１４】
直線状の電気導体をＵ字状に折り曲げることにより、２つの直線部とこれら直線部に対して垂直方向に凸部を有する曲がり部とを形成するとともに、前記凸部を前記凸部以外の前記曲がり部の延在方向に対して傾斜させることを特徴とする巻線の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記凸部を前記凸部以外の前記曲がり部の延在方向に対して傾斜させた後、２つの前記直線部をこれらの直線部が含まれる平面と交差する向きに互いに移動させてＵ字状の前記電気導体を捻ることを特徴とする巻線の製造方法。
【請求項１６】
請求項１４において、
Ｕ字状の前記電気導体を形成した後、前記凸部を前記凸部以外の前記曲がり部の延在方向に対して傾斜させ、同時に、２つの前記直線部をこれらの直線部が含まれる平面と交差する向きに移動させてＵ字状の前記電気導体を捻ることを特徴とする巻線の製造方法。
【請求項１７】
請求項１４において、
Ｕ字状の前記電気導体を形成した後、前記凸部を前記凸部以外の前記曲がり部の延在方向に対して傾斜させ、その後、２つの前記直線部をこれらの直線部が含まれる平面と交差する向きに移動させてＵ字状の前記電気導体を捻ることを特徴とする巻線の製造方法。
【請求項１８】
請求項１４〜１７のいずれかにおいて、
前記直線部は、固定子鉄心のスロットに収容されており、
前記曲がり部は、異なる前記スロットのそれぞれにおいて異なる径方向位置に収容された２つの前記直線部の間をつないでおり、
前記凸部を前記固定子鉄心の径方向に加圧整形することにより、前記凸部を前記凸部以外の前記曲がり部の延在方向に対して傾斜させることを特徴とする巻線の製造方法。
【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巻線を製造する回転電機の固定子巻線の製造方法、巻線構造および巻線の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、安全制御機器等の電気負荷の増加に伴って、車両用交流発電機にはますます発電能力の向上が求められている。このような発電能力向上の要請に応えるものとして、Ｕ字状の電気導体を規則的に並べて固定子のスロット内の電気導体を高占積率化することにより高出力化を図る手法が知られている。例えば、特開２００１−４５７２１号公報や特許第３１１８８３７号公報には、このような固定子を製造する従来技術が開示されている。特に、特許第３１１８８３７号公報には、Ｕ字状の電気導体の直線部の幅が狭くなった場合であってもターン部の内径をある程度大きく設定することにより、ターン部での過度の応力集中による絶縁被膜の破損を防止する手法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように絶縁被膜の破損を防止するために、Ｕ字状の電気導体のターン部の内径を大きくすると、その分だけターン部の最外径が大きくなるため、固定子鉄心の内径側あるいは外径側へのターン部の突出量が多くなり、固定子の外径側のハウジングや内径側の回転子等の他の部品と干渉しやすくなるという問題があった。したがって、電気導体のターン部の内径はあまり大きくすることができず、絶縁被膜の破損を完全に防止することは難しかった。
【０００４】
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、ターン部の径方向の突出量を少なくすることができる回転電機の固定子巻線の製造方法、巻線構造および巻線の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【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巻線の製造方法は、径方向に沿って各直線部が配置されたＵ字状の電気導体を、直線部のそれぞれを周方向反対側に移動させることにより捻る捻り工程と、捻り工程によって捻られた電気導体の各直線部を、固定子鉄心に形成されたスロットに挿入する挿入工程と、スロットに挿入された電気導体の反ターン部側を周方向に折り曲げる折り曲げ工程と、折り曲げ工程によって折り曲げられた隣接する電気導体の端部同士を接合する接合工程とを有している。さらに、捻り工程と並行して、あるいは捻り工程の後に、Ｕ字状の電気導体のターン部を径方向に加圧整形する整形工程を備えている。ターン部を捻りながら、あるいは捻った後に加圧整形することにより、ターン部の内径側の応力集中を伴うことなくその突出量を少なくすることが可能になる。
【０００６】
また、上述したＵ字状の電気導体は、ターン部の最外径が、このターン部につながる直線部の幅よりも大きいことが望ましい。このようなターン部が大きな電気導体を用いる場合であっても、ターン部の整形によってその突出量を減らすことが可能になる。
【０００７】
また、上述した整形工程は、ターン部との当接面が加圧方向に対して傾斜した第１の加圧部材を用いて行われ、第１の加圧部材を直線部に沿った方向に加圧することにより、ターン部をその中心側に変形させることが望ましい。これにより、第１の加圧部材を所定方向に移動させるだけで、ターン部の径方向両側あるいは内径側と外径側のいずれか一方の形状を変形させることが可能になり、整形工程における作業内容の簡略化が可能になる。
【０００８】
特に、上述した加圧部材は、捻り工程においてターン部の位置を拘束する拘束部材としての機能を有し、捻り工程と同時に整形工程を行うことが望ましい。これにより、工程を減らすことができるため、工程の簡略化が可能になる。
また、上述した整形工程は、第２の加圧部材を用いて内径側および外径側の少なくとも一方からターン部を加圧することにより、ターン部をその中心側に変形させることが望ましい。第２の加圧部材を用いて内径側あるいは外径側を必要に応じて加圧することによってターン部の整形が可能になるため、必要な箇所を整形することができ、設計の自由度を増すことができる。
【０００９】
また、本発明の巻線構造は、直線部と、この直線部に対して垂直方向に凸部を有する曲がり部とを有し、凸部を凸部以外の曲がり部の延在方向に対して傾斜させている。直線部よりも突出した凸部を有する曲がり部によって巻線のターン部を形成するとともにこの凸部を傾斜させることにより、応力集中の増大を伴うことなく凸部の突出量を減らすことができる。
【００１０】
また、上述した直線部は、固定子鉄心のスロットに収容されており、凸部は、固定子鉄心の周方向に対してスロットから遠ざかる向きに突出していることが望ましい。これにより、巻線のターン部の直径を大きく設定することが可能になり、ターン部の内周側に生じる応力集中を減らすことができる。
【００１１】
また、上述した直線部は、固定子鉄心のスロットに収容されており、曲がり部は、異なるスロットのそれぞれにおいて異なる径方向位置に収容された２つの直線部の間をつないでおり、凸部は、径方向位置が内径側に配置された直線部よりも内周側と、径方向位置が外径側に配置された直線部よりも外周側の少なくとも一方に突出して形成されていることが望ましい。あるいは、上述した凸部は、内周側および外周側の両方に突出して形成されていることが望ましい。これにより、ターン部の径を大きく設定するとともに、径方向外側あるいは内側の突出量を少なくすることができる。
【００１２】
また、上述した凸部を傾斜させることにより、その向きを固定子鉄心の周方向に近づけることが望ましい。これにより、固定子鉄心の内周側あるいは外周側に配置された他の部品との間の干渉を防止することができる。
また、平角線を用いて直線部と曲がり部を形成することが望ましい。一般に、平角線を用いた導線はその径が太いものが多い。このような太い平角導体を用いた場合には、特にターン部の内周部に過大な応力集中が生じやすくなるが、本発明の巻線構造を採用することにより、ターン部の径を大きく設定して内周部の応力集中を防ぐとともに、このターン部の一部が所定方向に突出することを防止することができる。
【００１３】
また、上述した曲がり部とその両端のそれぞれに一方端が接続された直線部とによって構成された複数のセグメント導体を備え、異なるセグメント導体の直線部の他方端同士を接合することが望ましい。複数のセグメント導体の端部同士を接合することにより巻線を形成する場合も太い径の導体が用いられる場合が多い。このような太いセグメント導体を用いる場合にも、ターン部の径を大きく設定して内周部の応力集中を防ぐとともに、このターン部の一部が所定方向に突出することを防止することができる。
【００１４】
また、連続線を用いて直線部と曲がり部を形成することが望ましい。これにより、太い連続線を用いた場合であっても、ターン部の径を大きく設定して内周部の応力集中を防ぐとともに、このターン部の一部が所定方向に突出することを防止することができる。
【００１５】
また、本発明の巻線の製造方法は、直線状の電気導体をＵ字状に折り曲げることにより、２つの直線部とこれら直線部に対して垂直方向に凸部を有する曲がり部とを形成するとともに、凸部を凸部以外の曲がり部の延在方向に対して傾斜させている。これにより、曲がり部によって巻線のターン部を形成するとともに、その一部である凸部が所定方向に突出することを防止することが可能になる。
【００１６】
上述した凸部を凸部以外の曲がり部の延在方向に対して傾斜させた後、２つの直線部をこれらの直線部が含まれる平面と交差する向きに互いに移動させてＵ字状の電気導体を捻ることが望ましい。あるいは、Ｕ字状の電気導体を形成した後、凸部を凸部以外の曲がり部の延在方向に対して傾斜させ、同時に、２つの直線部をこれらの直線部が含まれる平面と交差する向きに移動させてＵ字状の電気導体を捻ることが望ましい。あるいは、Ｕ字状の電気導体を形成した後、凸部を凸部以外の曲がり部の延在方向に対して傾斜させ、その後、２つの直線部をこれらの直線部が含まれる平面と交差する向きに移動させてＵ字状の電気導体を捻ることが望ましい。Ｕ字状の電気導体を捻る動作と並行してあるいは前後して凸部を傾斜させることにより、捻られた電気導体のターン部の一部が所定方向に突出することを防止することができる。
【００１７】
また、上述した直線部は、固定子鉄心のスロットに収容されており、曲がり部は、異なるスロットのそれぞれにおいて異なる径方向位置に収容された２つの直線部の間をつないでおり、凸部を固定子鉄心の径方向に加圧整形することにより、凸部を凸部以外の曲がり部の延在方向に対して傾斜させることが望ましい。これにより、固定子鉄心の径方向に巻線のターン部の一部が突出することを確実に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巻線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。
図１は本実施形態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１１ａ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１２ａ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導体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導体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。本実施形態では、回転子３の磁極数に対応して、三相の固定子巻線３１を収容するために、３６個のスロット３５が、等間隔に配置されている。
【００２６】
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４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４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。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。
【００２７】
これら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。
【００２８】
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。
【００２９】
例えば、一のスロット内の内端層の電気導体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外端層の電気導体３３１ｂと対をなしている。同様に、一のスロット内の内中層の電気導体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外中層の電気導体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、外中層の電気導体と内中層の電気導体とを接続する連続線を、外端層の電気導体と内端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。外中層の電気導体と内中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、外端層の電気導体と内端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。
【００３０】
一方、一のスロット３５内の内中層の電気導体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内の内端層の電気導体３３１ａ’とも対をなしている。同様に、一のスロット３５内の外端層の電気導体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内の外中層の電気導体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。
【００３１】
したがって、固定子鉄心３２の他方の端部においては、外端層の電気導体と外中層の電気導体とを接続する接合部と、内端層の電気導体と内中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。外端層の電気導体と外中層の電気導体との接続、および内端層の電気導体と内中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。このように固定子鉄心３２の他方の端部においては、対をなす電気導体の接続部が、重複することなく並べて配置される。
【００３２】
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字状のセグメント導体により提供される。図３に示すように、内端層の電気導体と外端層の電気導体とが、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、内中層の電気導体と外中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。
【００３３】
大セグメント３３１と小セグメント３３２とは基本セグメント導体３３を形成する。そして、基本セグメント導体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周するコイルが形成される。しかし、固定子巻線の引出線を構成するセグメント導体および１周めと２周めとを接続するターン部は基本セグメント導体３３とは形状の異なる異形セグメント導体で構成される。本実施形態の場合、異形セグメント導体の本数は３本となる。１周めと２周めとの接続は、端層と中層の接続となるが、この接続により異形コイルエンドが形成される。
【００３４】
固定子巻線３１の製造工程を以下に説明する。
（セグメント成形工程）１本の連続導体の一部を芯金部材に沿って折り曲げた後に切り離すことでＵ字状の大セグメント３３１および小セグメント３３２を製造する。
【００３５】
図４および図５は、セグメント成形工程において製造された２種類の基本セグメント導体３３を示す図である。小セグメント３３２は、図４に示すように、所定の半径を有する芯金部材に沿って折り曲げることにより製造されるため、ターン部３３２ｃの内径は、この芯金部材の外形寸法と一致しており、ターン部３３２ｃの周囲に形成された絶縁被膜３７に亀裂等の破損が生じることを防止するためにある程度大きな値に設定されている。大セグメント３３１は、図５に示すように、小セグメント３３２のターン部３３２ｃよりも若干大きな外径を有する芯金部材に沿って折り曲げることにより製造され、小セグメント３３２の全体を内包する形状に製造されている。
【００３６】
（捻り工程、整形工程）小セグメント３３２のターン部３３２ｃを大セグメント３３１のターン部３３１ｃが囲むように揃えられた状態で、それぞれの直線部がターン部側捻り治具に挿入された後、それぞれのターン部３３１ｃ、３３２ｃを挟んで配置された各直線部を異なる方向にターン部捻り治具を回転させることにより、小セグメント３３２および大セグメント３３１が同時に捻られる。
【００３７】
また、上述した捻り工程と並行して、ターン部３３１ｃ、３３２ｃを径方向両側から加圧して各ターン部の中心側に変形させる整形工程が実施される。捻り工程と整形工程の詳細については後述する。
（挿入工程）捻り工程によって捻られた後の小セグメント３３２を大セグメント３３１が囲むように揃えられ状態で、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の内端層に、小セグメント３３２の一方の電気導体３３２ａは前記一のスロット３５の内中層に、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の前記一のスロット３５から時計方向に１磁極ピッチ離れた他のスロット３５の外端層に、小セグメント３３２の他方の電気導体３３２ｂも前記他のスロット３５の外中層に挿入される。
【００３８】
図６は、挿入工程の概略を示す図である。図６に示すように、大セグメント３３１と小セグメント３３２とが揃えられた状態で、異なる２つのスロット３５に挿入される。
その結果、図２に示すように一のスロット３５には内端層側から、上述した電気導体として直線部３３１ａ、３３２ａ、３３２ｂ’、３３１ｂ’が一列に配置される。ここで、直線部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直線部である。
【００３９】
（折り曲げ工程）挿入後、第２コイルエンド群３１ｂにおいて、端層側に位置している直線部３３１ａ、３３１ｂは、大セグメント３３１が開く方向に接合部３３１ｄ、３３１ｅが半磁極ピッチ分（本実施形態では１．５スロット分）捻られて折り曲げられる。そして、中層に位置している直線部３３２ａ、３３２ｂは、小セグメント３３２が閉じる方向に接合部３３２ｄ、３３２ｅが半磁極ピッチ分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のセグメント導体３３について繰り返す。
【００４０】
（接合工程）そして、第２コイルエンド群３１ｂにおいて、外端層の接合部３３１ｅと外中層の接合部３３２ｅ、並びに内中層の接合部３３２ｄと内端層の接合部３３１ｄとが、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、図７に示すような固定子２が得られる。
【００４１】
次に、上述した捻り工程と整形工程の詳細について説明する。図８は、セグメント導体３３のターン部側捻り治具の断面図である。また、図９はターン部側捻り装置の要部を示す斜視図である。
図８に示すように、ターン部側捻り治具１００は、内側捻り部１１１および外側捻り部１１２と、これら内側捻り部１１１、外側捻り部１１２をそれぞれ回転駆動する回転駆動機構１１３、１１４と、コントローラ１１５、セグメント押さえ１１６およびセグメント押し上げ治具１１７、昇降駆動機構１１８等を備えている。
【００４２】
内側捻り部１１１には、大セグメント３３１および小セグメント３３２の各直線部３３１ａ、３３２ａが挿入されて保持されるセグメント挿入穴１２１、１２２が径方向に隣接して設けられている。このセグメント挿入穴１２１、１２２は、固定子２のスロット３５の数に対応した数（本実施形態では３６）だけ等間隔で周方向に並べて形成されている。すなわち、本実施形態では、等間隔で周方向に並べられた３６個のセグメント挿入穴１２１、１２２が同心円上に形成されている。外側捻り部１１２についても同様であり、等間隔で周方向に並べられた３６個のセグメント挿入穴１３１、１３２が同心円上に形成されている。この結果、内側捻り部１１１と外側捻り部１１２には、内側から４個のセグメント挿入穴１２１、１２２、１３１、１３２が並んで形成される。
【００４３】
図９に示すように、１組の大セグメント３３１と小セグメント３３２とが内側捻り部１１１および外側捻り部１１２のセグメント挿入穴１２１、１２２、１３１、１３２に周方向に並べてセットされる。
全てのセグメント挿入穴１２１、１２２、１３１、１３２に大セグメント３３１と小セグメント３３２が挿入された後、環状のセグメント押さえ１１６を内側捻り部１１１および外側捻り部１１２の上方から降下させて、大セグメント３３１のターン部３３１ｃに当接する。これにより、捻り工程において大セグメント３３１と小セグメント３３２とがセグメント挿入穴１２１、１２２、１３１、１３２から浮き上がることを防止することができる。
【００４４】
図１０は、セグメント押さえ１１６の詳細形状を示す部分断面図である。図１０に示すように、セグメント押さえ１１６は、開口部が広く、底面（上部）になるほど狭くなったテーパ状断面を有している。このセグメント押さえ１１６は、大セグメント３３１と小セグメント３３２が浮き上がることを防止する機能の他に、整形工程を実施する整形治具（第１の加圧部材）としての機能を有している。すなわち、捻り工程と同時にセグメント押さえ１１６を昇降駆動機構１１８を制御して降下させることにより、ターン部３３１ｃ、３３２ｃを斜め上方から加圧してその中心側に変形させることができる。
【００４５】
内側捻り部１１１および外側捻り部１１２のそれぞれは、コントローラ１１５によって制御される回転駆動機構１１３、１１４によって回転駆動される。本実施形態では、ターン部側捻り治具１００の上方から見て、内側捻り部１１１は反時計回りに、外側捻り部１１２は時計回りにそれぞれ半磁極ピッチ分（本実施形態では１．５スロット分）回転駆動される。この回転駆動と同時に、コントローラ１１５によって制御される昇降駆動機構１１８によってセグメント押さえ１１６が下降し、ターン部３３１ｃとその内側に配置されたターン部３３２ｃの加圧整形が行われる。
【００４６】
このように、本実施形態では、大セグメント３３１と小セグメント３３２の各ターン部３３１ｃ、３３２ｃ側を捻りながら同時に各ターン部３３１ｃ、３３２ｃが加圧整形によって変形されるため、内径が大きなターン部３３１ｃ、３３２ｃを有するセグメント導体３３を用いた場合であっても、固定子巻線３１を形成した後の各ターン部３３１ｃ、３３２ｃの径方向の突出量を少なくすることができる。また、捻り成形前の状態では、ターン部３３２ｃの内径をある程度大きく、例えば直線部３３２ａ、３３２ｂの幅よりもターン部３３２ｃの最外径を大きく設定することができるため、ターン部３３２ｃ周辺の絶縁被膜３７の亀裂の発生等を防止することができる。また、ターン部３３１ｃとの当接面が加圧方向に対して傾斜した加圧部材としてのセグメント押さえ１１６を用いることにより、このセグメント押さえ１１６を降下させるだけで、ターン部３３１ｃ、３３２ｃを整形することが可能になり、整形工程における作業内容の簡略化が可能になる。さらに、ターン部３３１ｃ、３３２ｃの浮き上がりを防止するセグメント押さえ１１６を加圧部材としても使用しているため、部品点数の低減によるターン部側捻り治具の構造の簡素化およびコストダウンが可能になる。
【００４７】
図１１および図１２は、本実施形態の固定子巻線３１の製造方法の概念を示す説明図である。図１１には固定子鉄心３２に挿入されるセグメント導体３３の形状が、図１２には図１１に示したセグメント導体３３を固定子鉄心３２の端面に対して垂直方向から見た状態がそれぞれ示されている。
【００４８】
図１１に示すように、本実施形態のセグメント導体３３は、固定子鉄心３２の異なる２つのスロット３５のそれぞれに挿入される直線部ａ、ｃと、これらの間をつなぐ曲がり部ｂとを含んでいる。また、この曲がり部ｂは、一方の直線部ａに対して径方向位置が内径側（スロット３５から遠ざかる向き）に突出するように配置された凸部ｂ１と、他方の直線部ｃに対して径方向位置が外径側（スロット３５から遠ざかる向き）に突出するように配置された凸部ｂ２とを含んでいる。図１２に示すように、これらの凸部ｂ１、ｂ２は、凸部ｂ１、ｂ２以外の曲がり部ｂの延在方向に対して異なる方向に傾斜している。
【００４９】
このように、直線部ａ、ｃよりも突出した凸部ｂ１、ｂ２を有する曲がり部ｂによって固定子巻線３１のターン部を形成するとともにこれらの凸部ｂ１、ｂ２を傾斜させることにより、曲がり部ｂの内周部に発生する応力集中の増大を伴うことなく凸部ｂ１、ｂ２の径方向に沿った突出量を減らすことができる。
【００５０】
図１１および図１２に示した例では、凸部ｂ１、ｂ２が径方向に沿った内径側および外径側の両方に突出する場合について示したが、必ずしも両側に突出している必要はなく、どちらか一方のみに突出している場合であってもよい。また、矩形断面を有する平角線としてのセグメント導体３３を用いる場合について説明したが、連続線の一部に上述した直線部ａ、ｃおよび曲がり部ｂが含まれている場合であってもよい。
【００５１】
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、上述した実施形態では、セグメント押さえ１１６を用いてターン部３３１ｃ、３３２ｃを径方向両側から加圧したが、突出を押さえたい側のみを一方向加圧するようにしてもよい。この場合には、セグメント押さえ１１６の加圧面（傾斜面）の傾斜角度を変更して、加圧方向や加圧量を調整すればよい。
【００５２】
また、セグメント押さえ１１６とは別に、ターン部３３１ｃ、３３２ｃを成型するための加圧部材を備えるようにしてもよい。
図１３は、ターン部側捻り治具の変形例を示す図である。図１３に示すターン部側捻り治具は、セグメント押さえ１１６Ａとは別に、内径側からターン部３３１ｃ、３３２ｃを径方向外側に加圧する加圧部材１４１と、外径側からターン部３３１ｃ、３３２ｃを径方向内側に加圧する加圧部材１４２と、これらの径方向駆動を行う径方向駆動機構１４３、１４４とを備えている。このように、ターン部３３１ｃ、３３２ｃの内径側あるいは外径側を別々の加圧部材１４１、１４２によって径方向に加圧する場合には、必要な箇所を整形することが可能になり、設計の自由度を増すことができる。但し、必ずしも加圧部材１４１、１４２の両方を備える必要はなく、ターン部３３１ｃ、３３２ｃの内径側あるいは外径側のいずれか一方のみの突出を抑えたい場合には、加圧部材１４１、１４２のいずれか一方のみを備えるようにしてもよい。
【００５３】
また、上述した実施形態では、大セグメント３３１と小セグメント３３２を重ねて固定子巻線３１を形成する場合について説明したが、１本のＵ字状セグメント導体を用いて固定子巻線を形成したり、３本以上のＵ字状セグメント導体を重ねて固定子巻線を形成する場合にも本発明を適用することができる。
【００５４】
また、上述した実施形態では、捻り工程と整形工程を同時に行うようにしたが、捻り工程が終了してから整形工程を実施したり、捻り工程の前に整形工程を実施するようにしてもよい。
また、上述した実施形態では、車両用交流発電機に含まれる固定子巻線３１の製造方法について説明したが、その他の回転電機に含まれる各種の巻線を本発明を適用して製造することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一本実施形態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導体の模式的形状を示す斜視図である。
【図４】セグメント成形工程において製造された小セグメントの形状を示す図である。
【図５】セグメント成形工程において製造された大セグメントの形状を示す図である。
【図６】挿入工程の概略を示す図である。
【図７】固定子巻線の接合部を示す固定子の部分的な斜視図である。
【図８】セグメント導体のターン部側捻り治具の断面図である。
【図９】ターン部側捻り装置の要部を示す斜視図である。
【図１０】セグメント押さえの詳細形状を示す部分断面図である。
【図１１】固定子巻線の製造方法の概念を示す説明図である。
【図１２】固定子巻線の製造方法の概念を示す説明図である。
【図１３】ターン部側捻り治具の変形例を示す図である。
【符号の説明】
２　固定子
３１　固定子巻線
３２　固定子鉄心
３３　セグメント導体
３５　スロット
１００　ターン部側捻り治具
１１１　内側捻り部
１１２　外側捻り部
１１３、１１４　回転駆動機構
１１５　コントローラ
１１６、１１６Ａ　セグメント押さえ
１１７　セグメント押し上げ治具
１１８　昇降駆動機構
１４１、１４２　加圧部材
１４３、１４４　径方向駆動機構
【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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