(57)【要約】【課題】この発明は、電磁騒音を低減しつつ、電気絶縁性を確保できる回転電機の固定子を得る。【解決手段】Ｕ字所の導体セグメントが固定子鉄心の第１端面側から各スロット対に挿入され、固定子鉄心の第２端面側に延出する導体セグメントの端部同士を溶接して、固定子巻線が作製されている。そして、導体セグメントの端部同士の接合部６が、固定子鉄心の第２端面側で、周方向に環状に２列に配列されている。そして、エポキシ樹脂が接合部７のそれぞれを覆い、かつ、径方向に隣接する２つの接合部を橋渡しするように塗布されて第１絶縁層８を形成している。また、シリコーン樹脂が第１絶縁層８を覆って導体セグメント４の絶縁被膜４０１に至るように塗布されて第２絶縁層９を形成している。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溝方向を軸方向とするスロットが内周側に開口するようにして周方向に多数形成された円環状の固定子鉄心と、上記固定子鉄心に巻装された固定子巻線とを有し、
上記固定子巻線は、絶縁被膜を金属線材に被覆して形成された素線を所定スロット数毎の上記スロットにスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るように巻装し、該素線の端部同士を溶接して構成された複数の巻線を有し、上記素線の端部同士の接合部が周方向に少なくとも１列に配列されている回転電機の固定子において、
第１絶縁層が上記接合部のそれぞれを覆い、かつ、径方向および周方向の少なくとも一方向に隣接する上記接合部を橋渡しするように形成され、
第２絶縁層が上記第１絶縁層を覆って上記素線の端部の上記絶縁被膜に至るように形成され、
上記第１絶縁層は、上記第２絶縁層より大きな弾性率を有していることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
上記第１絶縁層は、上記接合部を覆って上記素線の端部の上記絶縁被膜に至るように形成されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
上記第２絶縁層は、径方向および周方向の少なくとも一方向に隣接する上記接合部を橋渡しするように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
上記第１絶縁層がエポキシ樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
上記第２絶縁層がシリコーン樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
上記素線はＵ字状の導体セグメントであり、
上記複数の巻線は、上記導体セグメントを上記固定子鉄心の軸方向一端側から上記所定スロット数離れた各スロット対に少なくとも１本ずつ挿入し、上記固定子鉄心の軸方向他端側から延出する上記導体セグメントの端部同士を溶接して構成され、
上記導体セグメントの端部同士の接合部が上記固定子鉄心の軸方向他端側に周方向に環状に配列されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項７】
上記素線は連続導体線であり、
上記複数の巻線は、所定本数の上記連続導体線を折り曲げ成形して作製された少なくとも１つの巻線アッセンブリで構成され、
上記巻線アッセンブリは、直線部がターン部により連結されて所定スロットピッチで配列され、かつ、隣り合う該直線部が該ターン部によりスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るようにずらされたパターンに形成された２本の上記連続導体線を、互いに上記所定スロットピッチずらして上記直線部を重ねて配列してなる連続導体線対が、１スロットピッチずつずらされて上記所定スロット数と同数対配列され、かつ、上記連続導体線の端部が上記巻線アッセンブリの両端の両側に延出して構成され、
上記複数の巻線は、上記固定子鉄心に巻装された上記巻線アッセンブリを構成する上記連続導体線の上記スロットから該固定子鉄心の軸方向の両端に延出する端部同士を溶接して構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項８】
キャップが上記連続導体線の端部同士の接合部に形成された上記第２絶縁層を覆うように装着されていることを特徴とする請求項７記載の回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、固定子巻線を構成する導体線の接合部表面を絶縁性樹脂で覆うことにより絶縁性を確保する回転電機の固定子の絶縁構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用交流発電機の固定子では、Ｕ字状の導体セグメントを固定子鉄心の軸方向一端側から各スロット対に挿入し、固定子鉄心の軸方向他端側に延出した導体セグメントの端部同士を溶接して波巻きにした固定子巻線を用いている。さらに、シリコーン樹脂を導体セグメントの溶接部を覆うように塗布して単一の絶縁層を形成している。そして、シリコーン樹脂の弾性率が小さいことから、溶接部と絶縁層との間の膨張率の差異に起因する絶縁層の亀裂や剥離が低減されるので、溶接部の被水に起因する絶縁不良の発生が抑制され、固定子の電気絶縁性が向上されるとしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２７８９０１号公報（段落０００５〜０００９）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車両用交流発電機の固定子においては、固定子巻線の溶接部を覆うように形成された単一の絶縁層が弾性率の小さいシリコーン樹脂で構成されているので、コイルエンド全体の剛性を大きくできず、固定子と回転子との間に発生する磁気吸引力が引き起こす固定子の振動に起因する電磁騒音が大きくなるという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記の課題を解消するためになされたもので、固定子巻線の接合部を覆うように形成される絶縁層を、接合部を覆う第１絶縁層と第１絶縁層を覆う第２絶縁層とからなる２層構造とし、第１絶縁層に第２絶縁層より弾性率の大きい材料を用い、第１絶縁層によりコイルエンドの剛性を高め、さらに第２絶縁層により第１絶縁層に発生する亀裂や剥離による接合部の露出を防止して、電磁騒音を低減しつつ、電気絶縁性を確保できる回転電機の固定子を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機では、溝方向を軸方向とするスロットが内周側に開口するようにして周方向に多数形成された円環状の固定子鉄心と、上記固定子鉄心に巻装された固定子巻線とを有し、上記固定子巻線は、絶縁被膜を金属線材に被覆して形成された素線を所定スロット数毎の上記スロットにスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るように巻装し、該素線の端部同士を溶接して構成された複数の巻線を有し、上記素線の端部同士の接合部が周方向に少なくとも１列に配列されている回転電機の固定子において、第１絶縁層が上記接合部のそれぞれを覆い、かつ、径方向および周方向の少なくとも一方向に隣接する上記接合部を橋渡しするように形成され、第２絶縁層が上記第１絶縁層を覆って上記素線の端部の上記絶縁被膜に至るように形成され、上記第１絶縁層は、上記第２絶縁層より大きな弾性率を有している。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子を示す要部斜視図、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を示す要部断面図、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を内径側から見た要部平面図、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における固定子巻線の接合部の絶縁構造を説明する断面図、図５は図４のＶ−Ｖ矢視断面図、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固定子巻線に適用される導体セグメントを示す斜視図である。なお、図２は、説明の便宜上、導体セグメントが３スロット離れたスロット対にのみ収納されている状態を示している。
【０００８】
各図において、固定子１は、円環状の固定子鉄心２と、固定子鉄心２に巻装された固定子巻線３とから構成されている。
固定子鉄心２には、溝方向を軸方向とするスロット２ａが内周側に開口するようにして所定ピッチで周方向に配列されている。
【０００９】
ここで、固定子巻線３の構造について説明する。
素線としての導体セグメント４は、図６に示されるように、絶縁被膜（例えばエナメル被膜）４０１が被覆された短尺の金属線材（例えば銅線材）４００を、一対の直線部４ａがターン部４ｂにより連結されてなるＵ字状に成形されて構成されている。そして、その端部４ｃは、絶縁被膜４０１が除去され、金属線材４００が露出している。
【００１０】
導体セグメント４は、３スロット離れた各スロット２ａの対に、固定子鉄心２の第１端面側（軸方向一端側）から２本ずつ挿入されている。そこで、各スロット２ａには、図２に示されるように、４本の直線部４ａが互いに密接して径方向に１列に並んで収納されている。そして、隣り合う直線部４ａ間の絶縁は直線部４ａに被覆されている絶縁被膜４０１により確保され、直線部４ａとスロット２ａの内壁面との間の絶縁はインシュレータ５によって確保されている。なお、説明の便宜上、各スロット２ａ内における直線部４ａの収納位置を径方向内径側から外径側に向かって１番地、２番地、３番地および４番地とする。
【００１１】
各スロット２ａ対において、１本の導体セグメント４の一対の直線部４ａが、一方のスロット２ａ内の１番地と、他方のスロット２ａ内の２番地とに挿入され、残る１本の導体セグメント４の一対の直線部４ａが、一方のスロット２ａ内の３番地と、他方のスロット２ａ内の４番地とに挿入される。そして、固定子鉄心２の第２端面側（軸方向他端側）に延出する各導体セグメント４の延出部が互いに離反する方向に曲げられる。ついで、スロット２ａの１番地から固定子鉄心２の第２端面側に延出する導体セグメント４の端部４ｃが、その導体セグメント４の延出部の曲げ方向に３スロット離れたスロット２ａの２番地から固定子鉄心２の第２端面側に延出する導体セグメント４の端部４ｃに接合され、波巻きに構成される。同様に、スロット２ａの３番地から固定子鉄心２の第２端面側に延出する導体セグメント４の端部４ｃが、その導体セグメント４の延出部の曲げ方向に３スロット離れたスロット２ａの４番地から固定子鉄心２の第２端面側に延出する導体セグメント４の端部４ｃに接合され、波巻きに構成される。この時、端部４ｃ同士は、径方向に重ねられ、ＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ）溶接等により溶接されている。さらに、絶縁層７が、導体セグメント４の端部４ｃ同士の接合部６に塗布形成されて、固定子巻線３が得られる。
【００１２】
このように構成された固定子巻線３において、固定子鉄心２の第１端面側では、スロット２ａ対の１番地と２番地とに挿入されている直線部４ａを連結しているターン部４ｂと、スロット２ａ対の３番地と４番地とに挿入されている直線部４ａを連結しているターン部４ｂとが、径方向に離間して、周方向に１スロットピッチで環状に配列されて第１コイルエンド群３ｆを構成している。なお、各ターン部４ｂが第１コイルエンド群３ｆを構成するコイルエンドとなる。
また、固定子鉄心２の第２端面側では、スロット２ａ対の１番地と２番地とに挿入されている直線部４ａを連結している連結部（コイルエンド）と、スロット２ａ対の３番地と４番地とに挿入されている直線部４ａを連結している連結部（コイルエンド）とが、径方向に離間して、周方向に１スロットピッチで環状に配列されて第２コイルエンド群３ｒを構成している。そして、各連結部を構成する接合部６は、径方向に離間して、周方向に１スロットピッチで環状に２列に配列されている。
【００１３】
また、絶縁層７は、図４および図５に示されるように、第１絶縁性樹脂としてのエポキシ樹脂が接合部６（溶融一体化されている領域）を覆うように塗布されて成形された第１絶縁層８と、第２絶縁性樹脂としてのシリコーン樹脂が第１絶縁層８および端部４ｃの絶縁被膜除去領域を覆うように塗布されて成形された第２絶縁層９との２層構造となっている。そして、第１絶縁層８は、周方向に隣接する接合部６から分離され、径方向に隣接する接合部６を橋渡しするように形成されている。同様に、第２絶縁層９は、周方向に隣接する接合部６および第１絶縁層８から分離され、径方向に隣接する接合部６および第１絶縁層８を橋渡しするように形成されている。
なお、ＴＩＧ溶接によって接合部６を形成した場合、露出する金属線材４００の表面に酸化被膜が形成されるとともに、露出する金属線材４００近傍の絶縁被膜４０１が損傷あるいは劣化する。そこで、少なくとも第２絶縁層９は、絶縁被膜４０１の損傷あるいは劣化していない健全部分に至るように形成されている。
【００１４】
このように構成された固定子１においては、素線としてＵ字状の導体セグメント４を固定子鉄心２の第１端面側からスロット２ａの各対に挿入し、固定子鉄心２の第２端面側に延出する導体セグメント４の端部同士を接合して固定子巻線３を作製しているので、接合部６が固定子鉄心２の第２端面上に周方向に環状に配列され、第１および第２絶縁層８、９を構成するエポキシ樹脂およびシリコーン樹脂の塗布が容易となる。
また、エポキシ樹脂を用いて第１樹脂層８を形成しているので、固定子１の剛性を高めることができる。
また、シリコーン樹脂を用いて第２樹脂増９を形成しているので、第２コイルエンド群３ｒの振動を減衰する効果が得られる。
【００１５】
また、エポキシ樹脂からなる第１絶縁層８が各接合部６を覆い、かつ、径方向に隣接する接合部６を橋渡しするように塗布形成され、シリコーン樹脂からなる第２絶縁層９が第１絶縁層８および端部４ｃの絶縁被膜除去領域を覆い、かつ、径方向に隣接する接合部６を橋渡しするように塗布形成されている。そして、エポキシ樹脂は、シリコーン樹脂に比べて弾性率および熱伝導率が大きい。
【００１６】
そこで、弾性率の大きい第１絶縁層８が径方向に隣接する接合部６を橋渡しするように形成されているので、固定子１全体の剛性が大きくなる。そこで、固定子１が搭載された回転電機の動作時、固定子と回転子との間に発生する磁気吸引力が引き起こす固定子鉄心２の振動に起因する電磁騒音が低減される。さらに、固定子１全体の剛性が大きくなるので、固定子鉄心２の共振振動数が高周波数側にシフトされ、エンジンの低速回転域での電磁騒音が低減される。
また、弾性率の小さい第２絶縁層９が径方向に隣接する接合部５間に橋渡し状に形成されているので、固定子鉄心２の振動に伴う第２コイルエンド群１２ｒの振動が第２絶縁層９により減衰され、電磁騒音の発生が抑制される。
【００１７】
また、第１絶縁層８の弾性率が大きいことから、金属線材４００と第１絶縁層８との熱膨張率の差異に起因して第１絶縁層８に亀裂や剥離が発生しやすい。一方、第２絶縁層９は弾性率が小さいので、第２絶縁層９に亀裂や剥離の発生はない。そこで、仮に第１絶縁層８に亀裂や剥離が発生しても、第１絶縁層８を覆うように形成されている第２絶縁層９により、接合部６の外部への露出が防止される。これにより、泥水等の侵入により固定子巻線３が被水しても、接合部６の電食が抑制され、電気絶縁性が向上される。
また、第２絶縁層９が絶縁被膜４０１の損傷あるいは劣化していない健全部分に至るように形成されているので、金属線材４００の外部への露出が防止され、電気絶縁性が向上される。
【００１８】
また、絶縁層７が第１および第２絶縁層８、９の２層構造となっているので、熱伝導性の悪い第２絶縁層９を薄く形成することができる。そこで、第２絶縁層９を薄く形成できる分、第２絶縁層９を介しての放熱性が改善される。これにより、固定子１の動作時、溶接により抵抗値が上昇した溶接部での発熱は第１絶縁膜８内を速やかに伝達されて第２絶縁層９に至り、第２絶縁層９から放熱される。その結果、固定子巻線３の過度の温度上昇が抑制され、導体セグメント４の絶縁被膜４０１の絶縁層７近傍の部位の熱劣化が抑えられ、固定子１の電気絶縁性の悪化が防止される。
【００１９】
ここで、エポキシ樹脂の熱伝導率は０．３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、シリコーン樹脂の熱伝導率は０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。そして、絶縁層７の総厚を同一として、絶縁層７をエポキシ樹脂とシリコーン樹脂との２層構造とした本構造によれば、絶縁層をシリコーン樹脂の一層構造とした構造に比べて、固定子巻線の温度上昇が７ｄｅｇ低減されるとともに、電磁騒音がオーバーオール値で３ｄＢ低減される結果が得られた。
【００２０】
ついで、第１絶縁層８および第２絶縁層９の弾性率について検討する。
まず、各接合部６を覆い、周方向に隣接する接合部６から分離し、かつ、径方向に隣接する接合部６を橋渡しするようにエポキシ樹脂を塗布して多数の固定子を作製した。そして、接合部６に塗布されたエポキシ樹脂は、固定子毎に弾性率を変えている。このように作製された固定子を回転電機に搭載し、全負荷時、３０００ｒｐｍのまでの電磁音のピーク値を測定した結果を図７に示す。
図７から、電磁音のピーク値は、樹脂の弾性率に依存し、樹脂の弾性率が１ＧＰａ以上で６５ｄＢ以下に安定することがわかる。これは、樹脂の弾性率が１ＧＰａ以上となると、径方向に隣接する接合部６間に橋渡し状態に形成された樹脂の剛性が大きくなり、固定子全体の剛性が十分に大きくなる。その結果、固定子と回転子との間に発生する磁気吸引力に起因する固定子鉄心の振動が抑制されたことによるものと推考される。従って、６５ｄＢの電磁音は製品仕様上、許容される騒音レベルであることから、第１絶縁層８の弾性率を１ＧＰａ以上とすることが望ましい。
【００２１】
また、このように作製された固定子を、２００℃（１時間）と−４０℃（１時間）との冷熱サイクルを１０００サイクル繰り返した後、漏れ電流を測定した。この時、漏れ電流が１ｍＡ以下の時にクラックなしと判定した。
この冷熱サイクル試験から、樹脂の弾性率が０．９ＧＰａ以下ではクラックの発生が確認されず、樹脂の弾性率が１．０ＧＰａでクラック発生率が０．０５％となり、樹脂の弾性率が５．０ＧＰａでクラック発生率が５．０％に急増する結果が得られた。従って、第１絶縁層８に発生するクラックに起因する絶縁性の悪化を確実に防止するには、第２絶縁層９の弾性率を１ＧＰａ未満とすることが望ましい。
【００２２】
なお、上記実施の形態１では、スロット２ａが毎極毎相あたり１の割合で形成されている固定子鉄心２を用いるものとして説明しているが、スロットが毎極毎相当たり２の割合で形成されている固定子鉄心を用いてもよい。この場合、導体セグメント４は、６スロット離れた各スロット対に挿入されることになる。
【００２３】
また、上記実施の形態１では、導体セグメント４が３スロット離れた各スロット対に２本ずつ挿入されるものとして説明しているが、各スロット対に挿入される導体セグメント４の本数は２本に限定されるものではなく、導体セグメント４の直線部４ａが各スロット対を構成する２つのスロット２ａ内の異なる番地（層）に挿入されていればよく、１本でも、３本以上でもよい。そして、各スロット対に挿入される導体セグメント４の本数が１本の場合、接合部６は周方向に１列に環状に配列され、第１絶縁層８を周方向に隣接する接合部６を橋渡しするように形成することになる。また、各スロット対に挿入される導体セグメント４の本数が３本の場合、接合部６は周方向に３列に環状に配列され、第１絶縁層８を径方向に隣接する３つの接合部６を橋渡しするように形成することになる。
【００２４】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子における固定子巻線の絶縁構造を説明する要部断面図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ矢視断面図である。
この実施の形態２では、絶縁層７Ａはエポキシ樹脂からなる第１絶縁層８Ａとシリコーン樹脂からなる第２絶縁層９Ａとの２層構造をとり、図７および図８に示されるように、第１絶縁層８Ａは各接合部６（溶融一体化されている領域）を覆し、かつ、径方向および周方向に隣接する接合部６を橋渡しするように塗布成形され、第２絶縁層９Ａは各第１絶縁層８Ａおよび各端部４ｃの絶縁被膜除去領域を覆い、かつ、径方向および周方向に隣接する接合部６および第１絶縁層８Ａを橋渡しするように塗布成形されている。
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。
【００２５】
この実施の形態２によれば、弾性率の大きな第１絶縁層８Ａが径方向および周方向に隣接する接合部６に橋渡し状に形成されているので、上記実施の形態１に比べて固定子の剛性がさらに大きくなり、固定子鉄心２の振動に起因する電磁音の発生が一層抑制される。
また、弾性率の小さな第２絶縁層９Ａが径方向および周方向に隣接する接合部６に橋渡し状に形成されているので、固定子鉄心の振動に伴う第２コイルエンド群１２ｒの振動が第２絶縁層９Ａにより一層減衰され、電磁音の発生がさらに抑制される。
なお、この実施の形態２によれば、上記実施の形態１に比べて、２ｄＢの電磁騒音低減効果が得られた。
【００２６】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、素線としてＵ字状の導体セグメント４を用いて固定子巻線３を構成するものとしているが、この実施の形態３では、素線として連続導体線３０を用いて固定子巻線１６を構成するものである。
図１０はこの発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子を示す斜視図、図１１はこの発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子のキャップ未装着状態を示す斜視図、図１２はこの発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子のキャップ未装着状態における付随結線部周りを軸方向外側から見た端面図、図１３はこの発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子における固定子巻線の１相巻線を模式的に示す端面図であり、図中点線は第１端面側の配線状態を示し、実線は第２端面側の配線状態を示し、黒丸は接合部を示している。図１４はこの発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子のキャップ装着状態の付随結線部周りを示す要部断面図、図１５はこの発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子における固定子巻線に適用される巻線アッセンブリを示す平面図、図１６は図１５に示される巻線アッセンブリを構成する連続導体線を示す斜視図、図１７は図１５に示される巻線アッセンブリを構成する連続導体線の対を示す平面図である。
【００２７】
各図において、固定子１４は、円環状の固定子鉄心１５と、固定子鉄心１５に巻装された固定子巻線１６とから構成されている。
固定子鉄心１５には、溝方向を軸方向とするスロット１５ａが内周側に開口するようにして所定ピッチで周方向に配列されている。ここで、スロット１５ａは、毎極毎相当たり２の割合で形成されている。即ち、磁極数が１６極の回転子に対応して、スロット１５ａが固定子鉄心１５の内周側に周方向に９６個配列されている。また、固定子巻線１６は素線としての連続導体線３０を固定子鉄心１５に巻装して構成されている。この連続導体線３０は、断面矩形の金属線材（例えば銅線材）４０２に絶縁被膜（例えばエナメル被膜）４０１を被覆して形成されている。さらに、説明の便宜上、各スロット１５ａには、図１３に示されるように、１番から９６番のスロット番号を付し、各スロット１５ａ内の連続導体線３０の収納位置を径方向内径側から外径側に向かって１番地、２番地、・・・６番地とする。
【００２８】
まず、固定子巻線１６の具体的構造について説明する。
１相巻線１６１は、図１３に示されるように、それぞれ１本の連続導体線３０からなる第１乃至第６巻線３２〜３７から構成されている。
そして、第１巻線３２は、１本の連続導体線３０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット１５ａ内の２番地と１番地とを交互に採るように波巻きして構成されている。第２巻線３３は、連続導体線３０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット１５ａ内の１番地と２番地とを交互に採るように波巻きして構成されている。第３巻線３４は、連続導体線３０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット１５ａ内の４番地と３番地とを交互に採るように波巻きして構成されている。第４巻線３５は、連続導体線３０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット１５ａ内の３番地と４番地とを交互に採るように波巻きして構成されている。第５巻線３６は、連続導体線３０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット１５ａ内の６番地と５番地とを交互に採るように波巻きして構成されている。第６巻線３７は、連続導体線３０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット１５ａ内の５番地と６番地とを交互に採るように波巻きして構成されている。そして、各スロット１５ａ内には、連続導体線３０の直線部３０ｂが矩形断面の長手方向を径方向（スロット深さ方向）に揃えて径方向に１列に６本並んで配列されている。
【００２９】
そして、固定子鉄心１５の第２端面側（軸方向他端側）において、スロット番号の１番の１番地から延出する第２巻線３３の端部３３ａと、スロット番号の９１番の６番地から延出する第６巻線３７の端部３７ｂとが接合され、スロット番号の１番の３番地から延出する第４巻線３５の端部３５ａと、スロット番号の９１番の２番地から延出する第２巻線３３の端部３３ｂとが接合され、さらにスロット番号の１番の５番地から延出する第６巻線３７の端部３７ａと、スロット番号の９１番の４番地から延出する第４巻線３５の端部３５ｂとが接合されて、第２、第４および第６巻線３３、３５、３７が直列に接続されてなる３ターンの波巻き巻線が形成されている。この時、端部同士は、径方向に重ねられ、ＴＩＧ溶接等により溶接されている。なお、第４巻線３５の端部３５ａと第２巻線３３の端部３３ｂとの接合部である近接番地接合部３１２−３と、第６巻線３７の端部３７ａと第４巻線３５の端部３５ｂとの接合部である近接番地接合部３１４−５とが、軸方向高さを同じくして、互いに離間して径方向に１列に並んでいる。
【００３０】
ここで、第２巻線３３を構成する連続導体線３０の端部側が、１番のスロット１５ａの１番地から延出した後、曲げられて固定子鉄心１５の第２端面上を図１３中反時計回り方向に所定距離延び、そこで軸方向外方に曲げられ、ついで径方向外方に曲げられ、さらに軸方向外方に曲げられる。第６巻線３７を構成する連続導体線３０の端部側が、９１番のスロット１５ａの６番地から延出した後、曲げられて固定子鉄心１５の第２端面上を図１３中時計回り方向に所定距離延び、そこで軸方向外方に曲げられ、ついで径方向内方に曲げられ、さらに軸方向外方に曲げられる。そして、第２巻線３３を構成する連続導体線３０の端部と第６巻線３７を構成する連続導体線３０の端部とが接合される。これにより、第２巻線３３の端部３３ａと第６巻線３７の端部３７ｂとの接合部である遠隔番地接合部３１１−６が、径方向に並ぶ２つの近接番地接合部３１２−３、３１４−５に対して、軸方向高さを同じくして、図１３中反時計回り方向に３スロット分ずれて配置されている。
【００３１】
また、固定子鉄心１５の第１端面側（軸方向一端側）において、スロット番号の１番の２番地から延出する第１巻線３２の端部３２ａと、スロット番号の９１番の３番地から延出する第３巻線３４の端部３４ｂとが接合され、スロット番号の１番の４番地から延出する第３巻線３４の端部３４ａと、スロット番号の９１番の５番地から延出する第５巻線３６の端部３６ｂとが接合され、さらにスロット番号の１番の６番地から延出する第５巻線３６の端部３６ａと、スロット番号の９１番の１番地から延出する第１巻線３２の端部３２ｂとが接合されて、第１、第３および第５巻線３２、３４、３６が直列に接続されてなる３ターンの波巻き巻線が形成されている。この時、端部同士は、径方向に重ねられ、ＴＩＧ溶接等により溶接されている。なお、第１巻線３２の端部３２ａと第３巻線３４の端部３４ｂとの接合部である近接番地接合部３１２−３と、第３巻線３４の端部３４ａと第５巻線３６の端部３６ｂとの接合部である近接番地接合部３１４−５とが、軸方向高さを同じくして、互いに離間して径方向に１列に並んでいる。
【００３２】
ここで、第５巻線３６を構成する連続導体線３０の端部側が、１番のスロット１５ａの６番地から延出した後、曲げられて固定子鉄心１５の第１端面上を図１３中反時計回り方向に所定距離延び、そこで軸方向外方に曲げられ、ついで径方向内方に曲げられ、さらに軸方向外方に曲げられる。第１巻線３２を構成する連続導体線３０の端部側が、９１番のスロット１５ａの１番地から延出した後、曲げられて固定子鉄心１５の第１端面上を図１３中時計回り方向に所定距離延び、そこで軸方向外方に曲げられ、ついで径方向外方に曲げられ、さらに軸方向外方に曲げられる。そして、第５巻線３６を構成する連続導体線３０の端部と第１巻線３２を構成する連続導体線３０の端部とが接合される。これにより、第５巻線３６の端部３６ａと第１巻線３２の端部３２ｂとの接合部である遠隔番地接合部３１１−６が、径方向に並ぶ２つの近接番地接合部３１２−３、３１４−５に対して、軸方向高さを同じくして、図１３中時計回り方向に３スロット分ずれて配置されている。
【００３３】
さらに、スロット番号の４９番と５５番とから固定子鉄心１５の第２端面側に延出する第１巻線３２の連続導体線３０の部分が切断され、スロット番号の５５番と６１番とから固定子鉄心１５の第２端面側に延出する第２巻線３３の連続導体線３０の部分が切断される。そして、第１巻線３２の切断端３２ｃと第２巻線３３の切断端３３ｃとが接続金具２５に接続され、第１巻線３２の切断端３２ｄと第２巻線３３の切断端３３ｄとが接合されて、直列接続された第１、第３および第５巻線３２、３４、３５と、直列接続された第２、第４および第６巻線３３、３５、３７とを並列接続してなる３ターンの１相巻線１６１が形成される。
なお、第１巻線３２の切断端３２ｃと第２巻線３３の切断端３３ｃとが１相巻線１６１の口出し線（Ｏ）となり、第１巻線３２の切断端３２ｄと第２巻線３３の切断端３３ｄとが１相巻線１６１の中性点引き出し線（Ｎ）となる。
【００３４】
なお、図１３には、スロット番号１番、７番・・・９１番の第１スロット群に巻装された１相巻線１６１のみが示されているが、スロット番号２番、８番・・・９２番の第２スロット群、スロット番号３番、９番・・・９３番の第３スロット群、スロット番号４番、１０番・・・９４番の第４スロット群、スロット番号５番、１１番・・・９５番の第５スロット群、スロット番号６番、１２番・・・９６番の第６スロット群にも同様に１相巻線１６１が巻装されている。そして、第４乃至第６スロット群については、第２端面側では、遠隔番地接合部３１１−６が、径方向に並ぶ２つの近接番地接合部３１２−３、３１４−５に対して、軸方向高さを同じくして、図１３中時計回り方向に３スロット分ずれて配置され、第１端面側では、遠隔番地接合部３１１−６が、径方向に並ぶ２つの近接番地接合部３１２−３、３１４−５に対して、軸方向高さを同じくして、図１３中反時計回り方向に３スロット分ずれて配置されている。
【００３５】
そして、第１スロット群、第３スロット群および第５スロット群に巻装された３つの１相巻線１６１の各中性点引き出し線（Ｎ）が一体に接続され、３つの１相巻線１６１をＹ結線（交流結線）してなる３相交流巻線が作製される。同様に、第２スロット群、第４スロット群および第６スロット群に巻装された３つの１相巻線１６１の各中性点引き出し線（Ｎ）が一体に接続され、３つの１相巻線１６１をＹ結線（交流結線）してなる３相交流巻線が作製される。さらに、接続金具２５が各中性点引き出し線（Ｎ）に接続され、図１１に示される固定子１４が得られる。
【００３６】
そして、固定子巻線１６の第２端面側においては、スロット１５ａから延出し、６スロット離れたスロット１５ａに入る連続導体線３０のターン部３０ａが互いに離間して、周方向に環状に３列となって１スロットピッチで配列されて、第２コイルエンド群１６ｒを構成している。そして、第２端面側の付随結線部３９は、図１２に示されるように、径方向に１列に並んだ近接番地接合部３１２−３、３１４−５が、第２コイルエンド群１６ｒのターン部３０ａ上に周方向に１スロットピッチで６対配列され、遠隔番地接合部３１１−６が、６対の近接番地接合部３１２−３、３１４−５の周方向両側に１スロットピッチで３つずつ配列されて構成されている。
【００３７】
同様に、固定子巻線１６の第１端面側においては、スロット１５ａから延出し、６スロット離れたスロット１５ａに入る連続導体線３０のターン部３０ａが周方向に環状に３列となって１スロットピッチで配列されて、第１コイルエンド群１６ｆを構成している。そして、第１端面側の付随結線部３９は、径方向に１列に並んだ近接番地接合部３１２−３、３１４−５が、第１コイルエンド群１６ｆのターン部３０ａ上に周方向に１スロットピッチで６対配列され、遠隔番地接合部３１１−６が、６対の近接番地接合部３１２−３、３１４−５の周方向両側に１スロットピッチで３つずつ配列されて構成されている。
【００３８】
そして、エポキシ樹脂が両付随結線部１３を構成する近接番地接合部３１２−３、３１４−５および遠隔番地接合部３１１−６（溶接一体化されている領域）を覆い、かつ、径方向および周方向に隣接する接合部を橋渡しするように塗布され、第１絶縁層８Ｂを形成する。ついで、例えばガラスエポキシ樹脂からなるキャップ２７が、第１絶縁層８Ｂが形成された両付随結線部３９に嵌着される。そして、シリコーン樹脂がキャップ２７内に注入され、図１４に示されるように、シリコーン樹脂からなる第２絶縁層９Ｂが、第１絶縁層８Ｂおよび連続導体線３０の端部の絶縁被膜除去領域を覆うように塗布成形される。この第２絶縁層９Ｂは、周方向および径方向に隣接する接合部を橋渡しするように形成されている。これにより、図１０に示される固定子１４が得られる。
【００３９】
このように構成された固定子１４においては、第１乃至第６巻線３２〜３７を構成するそれぞれの連続導体線３０は、１つのスロット１５ａから固定子鉄心１５の端面側に延出し、折り返されて６スロット離れたスロット１５ａに入るように波巻きに巻装されている。そして、それぞれの連続導体線３０は、６スロット毎に、スロット深さ方向（径方向）に関して、内層と外層とを交互に採るように巻装されている。
【００４０】
ついで、固定子１４の製造方法を図１５乃至図１７を参照して具体的に説明する。
巻線アッセンブリ４０は、平面上に１スロットピッチで互いに平行に配列された１２本の連続導体線３０を同時に折り畳んで形成されている。
各連続導体線３０は、図１６に示されるように、ターン部３０ａで連結された直線部３０ｂが６スロットピッチ（６Ｐ）で配列された平面状パターンに折り曲げ形成されている。そして、隣り合う直線部３０ｂは、ターン部３０ａにより直線部３０ｂの配列方向と直交する方向に連続導体線３０の幅（ｗ）分ずらされている。なお、直線部３０ｂの配列方向と直交する方向とは、スロット深さ方向に相当する。そして、巻線アッセンブリ４０は、このように折り曲げ形成された連続導体線３０を６スロットピッチずらして直線部３０ｂを重ねて配列してなる連続導体線３０の対（図１７に示される）を、１スロットピッチずつずらして６対配列して構成されている。
この巻線アッセンブリ４０は、図１５に示されるように、重ねられた直線部３０ｂの対が１スロットピッチで９６対配列され、１２本の連続導体線３０の端部が両端の両側に６本ずつ延出している。この巻線アッセンブリ４０の両端の両側に延出した連続導体線３０の端部は、絶縁被膜４０１が除去されて金属線材４０２が露出されており、図１３における第１乃至第６巻線３２〜３７の端部３２ａ〜３７ａ、３２ｂ〜３７ｂに対応する。
【００４１】
そして、図示していないが、スロットが所定ピッチで形成された磁性鋼板からなる帯状体を多数枚積層し、レーザ溶接等により一体化して直方体の積層鉄心を作製する。ついで、３つの巻線アッセンブリ４０を、直方体の積層鉄心のスロット深さ方向に重ねて装着する。この時、積層鉄心の各スロットには、６つの直線部３０ｂが矩形断面の長手方向をスロット深さ方向に一致させて１列に並んで収納されている。そして、積層鉄心を丸め、積層鉄心の端部同士を突き合わせレーザ溶接等により接合一体化し、円環状の固定子鉄心１５が作製される。
その後、連続導体線３０の端部に図１３に示される結線処理を施す。そして、第１絶縁層８Ｂを各付随結線部３９に塗布形成する。ついで、キャップ２７を各付随結線部３９に嵌着し、シリコーン樹脂をキャップ２７内に注入し、第２絶縁層９Ｂを形成して、図１０に示される固定子１４が作製される。なお、付随結線部３９は、丸められた積層鉄心の端部同士の突き合わせ部３８周りに形成されている。
【００４２】
この実施の形態３によれば、第１絶縁層８Ｂおよび第２絶縁層９Ｂからなる２層構造の絶縁層７Ｂが第１乃至第６巻線３２〜３７の端部同士の接合部に塗布形成されているので、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態３によれば、連続導体線３０を用いて固定子巻線１６を構成しているので、Ｕ字状の導体セグメント４を用いて作製された固定子巻線３に比べて、接合箇所が著しく削減され、接合作業性が向上されるとともに、絶縁層７Ｂを形成する樹脂量が低減される。
また、キャップ２７が付随結線部３９に被せられているので、特に粘性の小さいシリコーン樹脂の塗布作業が容易となる。さらに、絶縁層７Ｂのはみ出しがキャップ２７により防止されるので、固定子１４を回転電機に搭載した際の絶縁層７Ｂとブラケットとの干渉や絶縁層７Ｂと回転電機の内蔵部品との干渉が抑えられる。
【００４３】
なお、上記実施の形態３では、図１３に示される結線方法に基づいて第１乃至第６巻線３２〜３７を結線処理して結線固定子巻線１６を構成するものとして説明しているが、第１乃至第６巻線３２〜３７の結線方法はこれに限定されるものではなく、仕様に応じて適宜設定されるものである。
また、付随結線部３９における接合部の配列状態、付随結線部３９と口出し線（中性点引き出し線を含む）との配列状態についても、上記実施の形態３の配列状態に限定されるものではない。
【００４４】
また、上記実施の形態３では、巻線アッセンブリ４０を径方向に３層に重ねて固定子鉄心１５に装着するものとして説明しているが、巻線アッセンブリ４０を径方向に２層あるいは４層以上重ねて固定子鉄心１５に装着してもよし、１つの巻き線アッセンブリ４０を固定子鉄心１５に装着してもよい。
また、上記実施の形態３では、キャップ２７をガラスエポキシ樹脂で作製するものとしているが、キャップ２７の材料はガラスエポキシ樹脂に限定されるものではなく、電気絶縁性および耐熱性を有していればよく、例えばナイロンでもよい。
【００４５】
なお、上記各実施の形態では、第１絶縁層８、８Ａ、８Ｂが各接合部を覆うように形成されているものとしているが、第１絶縁層８、８Ａ、８Ｂは各接合部を覆って絶縁被膜４０１の健全部分に至るように形成してもよい。この場合、第２絶縁層９、９Ａ、９Ｂは、第１絶縁層８、８Ａ、８Ｂを露出させないように絶縁被膜４０１の健全部分に至るように形成されることになる。これにより、電気絶縁性および振動の減衰効果が高められる。
また、上記実施の形態１では、第１絶縁層８としてエポキシ樹脂を用いるものとしているが、第１絶縁層８は例えば１ＧＰａ以上の弾性率を有していればよく、例えばアクリル樹脂を用いてもよい。また、第２絶縁層９としてシリコーン樹脂を用いるものとしているが、第２絶縁層９は例えば１ＧＰａ未満の弾性率を有していればよく、例えばウレタン樹脂を用いてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように、溝方向を軸方向とするスロットが内周側に開口するようにして周方向に多数形成された円環状の固定子鉄心と、上記固定子鉄心に巻装された固定子巻線とを有し、上記固定子巻線は、絶縁被膜を金属線材に被覆して形成された素線を所定スロット数毎の上記スロットにスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るように巻装し、該素線の端部同士を溶接して構成された複数の巻線を有し、上記素線の端部同士の接合部が周方向に少なくとも１列に配列されている回転電機の固定子において、第１絶縁層が上記接合部のそれぞれを覆い、かつ、径方向および周方向の少なくとも一方向に隣接する上記接合部を橋渡しするように形成され、第２絶縁層が上記第１絶縁層を覆って上記素線の端部の上記絶縁被膜に至るように形成され、上記第１絶縁層は、上記第２絶縁層より大きな弾性率を有している。そこで、第１絶縁層によりコイルエンドの剛性が高められ、第２絶縁層により第１絶縁層に発生する亀裂や剥離による接合部の露出が防止され、電磁騒音を低減しつつ、電気絶縁性を確保できる回転電機の固定子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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要部斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子を示す要部断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子を内径側から見た要部平面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子における固定子巻線の接合部の絶縁構造を説明する断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。
【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固定子巻線に適用される導体セグメントを示す斜視図である。
【図７】この発明における樹脂の弾性率と電磁音のピーク値との関係を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子における固定子巻線の接合部の絶縁構造を説明する断面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ矢視断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子を示す斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子のキャップ未装着状態を示す斜視図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子のキャップ未装着状態における付随結線部周りを軸方向外側から見た端面図である。
【図１３】この発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子における固定子巻線の１相巻線を模式的に示す端面図である。
【図１４】この発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子のキャップ装着状態の付随結線部周りを示す要部断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子における固定子巻線に適用される巻線アッセンブリを示す平面図である。
【図１６】図１５に示される巻線アッセンブリを構成する連続導体線を示す斜視図である。
【図１７】図１５に示される巻線アッセンブリを構成する連続導体線の対を示す平面図である。
【符号の説明】
１、１４  固定子、２、１５  固定子鉄心、２ａ、１５ａ  スロット、３、１６  固定子巻線、４  導体セグメント（素線）、４ｃ  端部、６  接合部、８、８Ａ、８Ｂ  第１絶縁層、９、９Ａ、９Ｂ  第２絶縁層、２７  キャップ、３０連続導体線（素線）、３０ａ  ターン部、３０ｂ  直線部、３１１−６  遠隔番地接合部、３１２−３  近接番地接合部、３１４−５  近接番地接合部、３２第１巻線、３３  第２巻線、３４  第３巻線、３５  第４巻線、３６  第５巻線、３７  第６巻線、４００、４０２  金属線材、４０１  絶縁被膜。
【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】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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