(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアに軸方向へ設けられた各スロットに軸方向一方側から挿通された多数のＵ字導体を有し、前記各Ｕ字導体は前記ステータコアの軸方向他方側にて順次接続されている内側コイルと、前記各スロットに軸方向一方側から挿通された多数のＵ字導体を有し、前記各Ｕ字導体は前記ステータコアの軸方向他方側にて順次接続されている外側コイルとを少なくとも有し、前記内側コイルの頭部側コイルエンド及び外側コイルの頭部側コイルエンドは径方向に隣接して配置され、前記頭部側コイルエンドは、前記各Ｕ字導体のＵ字状の頭部先端部と、前記頭部先端部の両端から周方向及び軸方向に対して斜めに曲げられて前記スロット近傍に達する頭部斜行部とからなる回転電機のＵ字導体順次接続式コイルにおいて、
前記両コイルの頭部側コイルエンドの間の径方向隙間に円筒状に介設されて前記両コイルの頭部側コイルエンド間を電気絶縁するコイルエンド絶縁用の絶縁紙を有しており、
前記頭部先端部は、前記頭部斜行部よりも大きな径方向幅を有していると共に、前記内側コイルの頭部先端部と前記外側コイルの頭部先端部とが互いに軸方向にずれて配置され、
前記内側コイル及び前記外側コイルの前記頭部斜行部は、径方向に隣接し、
前記絶縁紙は、前記両頭部側コイルエンドの前記頭部先端部に密着し、互いに軸方向にずれて配置された前記内側コイルの頭部先端部と前記外側コイルの頭部先端部とに介設乃至挟設されていることを特徴とする回転電機のＵ字導体順次接続式コイル。
【請求項２】
請求項１記載の回転電機のＵ字導体順次接続式コイルにおいて、
前記絶縁紙は、前記内側コイルの周方向外側の表面及び前記外側コイルの周方向内側の表面に密着している回転電機のＵ字導体順次接続式コイル。
【請求項３】
ステータコアに軸方向へ設けられた各スロットに軸方向一方側から挿通された多数のＵ字導体を有し、前記各Ｕ字導体は前記ステータコアの軸方向他方側にて順次接続されている内側コイルと、前記各スロットに軸方向一方側から挿通された多数のＵ字導体を有し、前記各Ｕ字導体は前記ステータコアの軸方向他方側にて順次接続されている外側コイルとを少なくとも有し、前記内側コイルの頭部側コイルエンド及び外側コイルの頭部側コイルエンドは径方向に隣接して配置され、前記頭部側コイルエンドは、前記各Ｕ字導体のＵ字状の頭部先端部と、前記頭部先端部の両端から周方向及び軸方向に対して斜めに曲げられて前記スロット近傍に達する頭部斜行部とからなる回転電機のＵ字導体順次接続式コイルにおいて、
前記両コイルの頭部側コイルエンドの間の径方向隙間に円筒状に介設されて前記両コイルの頭部側コイルエンド間を電気絶縁するコイルエンド絶縁用の絶縁紙を有しており、
前記頭部先端部は、前記頭部斜行部よりも大きな径方向幅を有していると共に、前記内側コイルの頭部先端部と前記外側コイルの頭部先端部とが互いに軸方向にずれて配置され、
前記内側コイル及び前記外側コイルの前記頭部斜行部は、径方向に隣接し、
前記絶縁紙は、前記内側コイルの周方向外側の表面又は前記外側コイルの周方向内側の表面に位置して径方向に凹設されて略周方向に延在する凹部に収容され、
前記凹部の深さは、前記凹部の深さ方向に計測された前記絶縁紙の厚さより小さく形成されていることを特徴とする回転電機のＵ字導体順次接続式コイル。
【請求項４】
ステータコアに軸方向へ設けられた各スロットに軸方向一方側から挿通された多数のＵ字導体を有し、前記各Ｕ字導体は前記ステータコアの軸方向他方側にて順次接続されている内側コイルと、前記各スロットに軸方向一方側から挿通された多数のＵ字導体を有し、前記各Ｕ字導体は前記ステータコアの軸方向他方側にて順次接続されている外側コイルとを少なくとも有し、前記内側コイルの頭部先端部と前記外側コイルの頭部先端部とが互いに軸方向にずれて配置されており、前記内側コイルの頭部側コイルエンド及び外側コイルの頭部側コイルエンドは径方向に隣接して配置され、前記頭部側コイルエンドは、前記各Ｕ字導体のＵ字状の頭部先端部と、前記頭部先端部の両端から周方向及び軸方向に対して斜めに曲げられて前記スロット近傍に達する頭部斜行部とからなり、前記頭部先端部は、前記頭部斜行部よりも大きな径方向幅を有し、前記内側コイル及び前記外側コイルの前記頭部斜行部は、径方向に隣接している回転電機のＵ字導体順次接続式コイルの製造方法であって、
前記内側コイルを構成するための前記各Ｕ字導体を所定半径のピッチ円上に周方向所定間隔で配置し、前記各Ｕ字導体の頭部斜行部を周方向へ展開して内側環状体を形成し、
前記外側コイルを構成するための前記各Ｕ字導体を所定半径のピッチ円上に周方向所定間隔で配置し、前記各Ｕ字導体の頭部斜行部を周方向へ前記展開して外側環状体を形成し、
前記内側環状体と前記外側環状体とを同心円状に配置し、
前記内側環状体を前記外側環状体に対して軸方向へ相対移動させることにより前記両環状体を嵌合し、一括して組み立てることを特徴とする回転電機のＵ字導体順次接続式コイルの製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の回転電機のＵ字導体順次接続式コイルの製造方法において、
前記嵌合前に前記内側環状体の外周面又は前記外側環状体の内周面に絶縁紙を筒状に配設し、
前記嵌合により前記絶縁紙を前記両環状体間に介設乃至挟設する回転電機のＵ字導体順次接続式コイルの製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の回転電機のＵ字導体順次接続式コイルの製造方法において、
前記両環状体の嵌合は、前記内側環状体を前記外側環状体に対して相対回転させつつ行う回転電機のＵ字導体順次接続式コイルの製造方法。
【請求項７】
請求項５記載の回転電機のＵ字導体順次接続式コイルの製造方法において、
前記両環状体の嵌合の前又は後に、前記内側環状体を前記外側環状体に対して相対回転させる回転電機のＵ字導体順次接続式コイルの製造方法。
【請求項８】
請求項５記載の回転電機のＵ字導体順次接続式コイルの製造方法において、
前記絶縁紙の一部を、前記一方の環状体の頭部よりも軸方向へ突出させる回転電機のＵ字導体順次接続式コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｕ字導体順次接続式コイルをもつ回転電機及びその製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｕ字導体順次接続式コイルが、たとえば車両用交流発電機などの回転電機のステータコイルとして提案され、実用化されている。下記の特許文献１〜２１は、本出願人により出願されたＵ字導体順次接続式コイルの一部である。このＵ字導体順次接続式コイルは、Ｕ字導体の一対の脚部をステータコアの一端面側からステータコアの略１磁極ピッチ離れたスロットに個別に挿通し、ステータコアの他端面側にて相ごとに直列接続して構成される。
【０００３】
Ｕ字導体は、Ｕ字状の頭部先端部と、この頭部先端部の両端から個別に延在する一対の頭部斜行部と、これら一対の頭部斜行部から延在してスロットに個別に収容される一対のスロット導体部と、これら一対のスロット導体部から個別に延在する一対の端部斜行部と、端部斜行部の先端部により構成されて他のＵ字導体の端部斜行部の先端部に接合される端部先端部（接合部）とからなる。
【０００４】
頭部先端部及び頭部斜行部は頭部側コイルエンドを構成し、頭部斜行部及び端部先端部は端部側コイルエンドを構成する。スロット導体部と頭部斜行部と端部先端部とは脚部を構成している。各スロットは径方向において偶数個の導体収容位置をそれぞれ有している。各Ｕ字導体の一対のスロット導体部は、互いに異なる導体収容位置に収容されている。端部先端部が互いに接合される一対のＵ字導体のスロット導体部は、互いに異なる収容位置に収容されている。一本のＵ字導体の一対のスロット導体部を略１磁極ピッチ離隔するために、このＵ字導体の頭部斜行部及び頭部斜行部は周方向へ曲げられている。典型的な製造方法では、各頭部斜行部及び頭部斜行部はほぼ半磁極ピッチだけ周方向へ斜行している。
【０００５】
Ｕ字導体の頭部斜行部を周方向へ展開するために、松葉状に形成された未展開のＵ字導体の上記頭部斜行部予定部分は相対的に１磁極ピッチ捻られる。Ｕ字導体の一対の頭部斜行部予定部分の周方向への捻り（展開）は、Ｕ字導体のスロット導体部予定部分を一対のリング（回動リング又は捻りリングとも呼ぶ）で保持しつつ、この一対のリングを１磁極ピッチ相対回動させることにより実現される。更に説明すると、松葉状の未展開Ｕ字導体のスロット導体部予定部分を保持しつつ相対回動することによりＵ字導体の一対の頭部斜行部予定部分を周方向へ展開させて頭部斜行部となす頭部展開工程が実行される。
【０００６】
同様に、Ｕ字導体の端部斜行部を周方向へ展開するために、頭部斜行部が展開されたＵ字導体のスロット導体部をステータコアのスロットに挿入した後、端部斜行部予定部分をステータコアのスロットに挿通した後、端部先端部予定部分を一対のリングで保持しつつこの一対のリングを１磁極ピッチ相対回動させることにより、一対の端部斜行部予定部分を周方向へ捻って（展開して）端部斜行部となす端部展開工程が実行される。典型的なコイル捻り装置とその動作についてはたとえば下記の特許文献２、特許文献２０及び特許文献２１に開示されている。
【０００７】
一つのＵ字導体の一対の端部先端部は互いに異なる２つの導体収容位置に個別に収容される。２つのＵ字導体の直列接続は、一方のＵ字導体の端部先端部と、この端部先端部に径方向に隣接する他方のＵ字導体の端部先端部とを接合することにより行われる。一例において、各スロットの周方向に隣接する２つの導体収容位置を用いて一つのＵ字導体順次接続式コイルを構成することができる。これを２位置型Ｕ字導体順次接続式コイルと称する。他例において、各スロットの周方向に隣接する４つの導体収容位置を用いて一つのＵ字導体順次接続式コイルを構成することができる。これを４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルと称する。４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルは、径方向最内側の導体収容位置と径方向最外側の導体収容位置とに一対の脚部が個別に収容される大セグメントと、径方向二番目の導体収容位置と径方向三番目の導体収容位置とに一対の脚部が個別に収容される小セグメントとが用いられる。頭部側コイルエンドにおいて、大セグメントの頭部先端部は小セグメントの頭部先端部を包むように配置される。
【０００８】
このようにして構成された各相コイルをたとえば星形接続してＵ字導体順次接続式コイルが完成される。各相コイル（一相のＵ字導体順次接続式コイル）の中性点引き出し線及び相出力引き出し線は、適切な部位でＵ字状セグメントのＵ字状の頭部を分割することにより、あるいは、２つのI字導体により構成することができる。
【０００９】
スロットの導体収容位置を増加することにより、スロットの２つの導体収容位置を占有する２位置型Ｕ字導体順次接続式コイル、もしくは、スロットの４つの導体収容位置を占有する４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルを径方向へ複数配置できることは明白である。更に詳しく説明すると、２位置型Ｕ字導体順次接続式コイルではスロットの互いに隣接する２つの導体収容位置がＵ字導体のスロット導体部により占有され、４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルではスロットの互いに隣接する２つの導体収容位置がＵ字導体のスロット導体部により占有される。上記２位置型Ｕ字導体順次接続式コイルや４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルを径方向に重ねて配置すれば、モータ出力を向上することができる。
【００１０】
以下、この方式を複数コイル径方向重ね構造と称し、これら複数のコイルのうち、径方向内側のコイル（すなわち内側のＵ字導体順次接続式コイル）を内側コイルと称し、径方向外側のコイル（すなわち外側のＵ字導体順次接続式コイル）を外側コイルと略称する。
【００１１】
この複数コイル径方向重ね配置方式では、互いに異なる径方向位置をもつ複数のＵ字セグメント順次接合ステータコイルの端部が互いに径方向に異なる位置に形成されることになる。好適には、径方向に異なる位置に配置された複数のＵ字導体順次接続式コイルは相ごとに直列接続される。このために、径方向へ延在して、径方向に異なる位置に配置された複数の同相Ｕ字導体順次接続式コイル（相コイル）を直列接続する径方向渡り線が用いられる。この径方向渡り線は大型で異形のＵ字導体により構成することができる。
【００１２】
上記説明したＵ字導体順次接続式コイル及びその製造方法は、既述した下記の特許文献などによりもはや周知技術のレベルに達しているため、これ以上の従来技術説明は省略する。このＵ字導体順次接続式コイルは、明らかに古来の巻回式のステータコイルに比べて巻き線構造が簡単となる結果、スロット占積率向上やコイルエンドのコンパクト化を実現することができるうえ、巻き線工程も簡素化することができる。
【特許文献１】特許第３１１８８３７号公報
【特許文献２】特許第３１７８４６８号公報
【特許文献３】特許第３１９９０６８号公報
【特許文献４】特開２０００−１３９０４９号公報
【特許文献５】特開２０００−３５０４２３号公報
【特許文献６】特開２００１−０４５７２１号公報
【特許文献７】特開２００１−０６９７３１号公報
【特許文献８】特開２００１−２４５４４７号公報
【特許文献９】特開２００２−２１８６８９号公報
【特許文献１０】特開２００３−１８９５２０号公報
【特許文献１１】特開２００４−０３２８８２号公報
【特許文献１２】特開２００４−０３２８８４号公報
【特許文献１３】特開２００４−０３２８９０号公報
【特許文献１４】特開２００４−０３２８９７号公報
【特許文献１５】特開２００４−０４８９３９号公報
【特許文献１６】特開２００４−０４８９４１号公報
【特許文献１７】特開２００４−０４８９６７号公報
【特許文献１８】特開２００４−０６４９１４号公報
【特許文献１９】特開２００４−１６６３１６号公報
【特許文献２０】特開２００５−６３６４号公報
【特許文献２１】特開２００５−２１１９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記した従来の複数コイル径方向重ね構造において、径方向に隣接する複数のＵ字導体順次接続式コイル（以下、簡単にコイルと称する）の頭部展開工程は、単一の展開（捻り）装置を用いて一斉同時に実行していた。以下、この方式を一斉捻り方式又は一斉回動方式と呼ぶ。
【００１４】
しかしながら、上記一斉捻り方式によれば、外側コイル形成用の各Ｕ字導体と内側コイル形成用の各Ｕ字導体とのこすれを防止するためや、外側コイル用Ｕ字導体の頭部斜行部予定部分と、内側コイル用Ｕ字導体の頭部斜行部予定部分との間に介設されてＵ字導体の展開方向を周方向にガイドする筒状スペーサの介設スペースを確保するためや、各Ｕ字導体を捻るための各回動リング（捻りリング）の強度確保の必要性のためなどの理由により、一斉捻り後の外側コイル用Ｕ字導体の径方向内側表面と、内側コイル用Ｕ字導体の径方向外側表面との間に所定のクリアランスが必要となり、このクリアランスの分だけ外側コイルの内径が増大するという不具合があった。なお、ここでいう外側コイルの内径とは、外側コイルの中心点を基準とした場合における展開済み外側コイル用Ｕ字導体の径方向内側の表面の直径を言う。
【００１５】
この問題に対して、特許文献２１は、外側コイルを形成するためのＵ字導体群を頭部斜行部の展開後に径方向内側へ倒すことにより、これら外側コイルを形成するためのＵ字導体群からなる外側環状体を縮径することを提案している。しかしながら、この縮径は、余分な工程の追加を必要とするという欠点をもつうえ、元々、外側環状体を構成する各Ｕ字導体群は縮径前の大きい径の円周上にて捻られる分だけ外側環状体の頭部側コイルエンドのＵ字導体総延長距離自体は大きいままであり、内部抵抗の増大やコイルエンドの重量増大の点での不利を解消することはできないという問題も有していた。
【００１６】
更に、従来のＵ字導体順次接続式コイルをステータコイルとして採用する場合、従来の巻回式コイル構造のステータコイルに比較すれば、そのコイルエンドを小型化することができるものの、車両用回転電機のごとき搭載スペース及び重量の制約が厳しい用途では回転電機の小型軽量化のために更なる小型化が要請されていた。
【００１７】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、コイルエンド部分の一層の小型化が可能な回転電機のＵ字導体順次接続式コイル及びその製造方法を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
第１発明は、ステータコアに軸方向へ設けられた各スロットに軸方向一方側から挿通された多数のＵ字導体を有し、前記各Ｕ字導体は前記ステータコアの軸方向他方側にて順次接続されている内側コイルと、前記各スロットに軸方向一方側から挿通された多数のＵ字導体を有し、前記各Ｕ字導体は前記ステータコアの軸方向他方側にて順次接続されている外側コイルとを少なくとも有し、前記内側コイルの頭部側コイルエンド及び外側コイルの頭部側コイルエンドは径方向に隣接して配置され、前記頭部側コイルエンドは、前記各Ｕ字導体のＵ字状の頭部先端部と、前記頭部先端部の両端から周方向及び軸方向に対して斜めに曲げられて前記スロット近傍に達する頭部斜行部とからなる回転電機のＵ字導体順次接続式コイルにおいて、前記両コイルの頭部側コイルエンドの間の径方向隙間に円筒状に介設されて前記両コイルの頭部側コイルエンド間を電気絶縁するコイルエンド絶縁用の絶縁紙を有しており、前記頭部先端部は、前記頭部斜行部よりも大きな径方向幅を有していると共に、前記内側コイルの頭部先端部と前記外側コイルの頭部先端部とが互いに軸方向にずれて配置され、前記内側コイル及び前記外側コイルの前記頭部斜行部は、径方向に隣接し、前記絶縁紙は、前記両頭部側コイルエンドの前記頭部先端部に密着し、互いに軸方向にずれて配置された前記内側コイルの頭部先端部と前記外側コイルの頭部先端部とに介設乃至挟設されていることを特徴としている。
【００３２】
すなわち、この発明は、頭部側コイルエンドにおける既述した内側コイル用Ｕ字導体と外側コイル用Ｕ字導体との間に円筒状の絶縁紙を介設した点、頭部先端部は、頭部斜行部よりも大きな径方向幅を有していると共に、内側コイルの頭部先端部と外側コイルの頭部先端部とが互いに軸方向にずれて配置されている点及び絶縁紙は、両頭部側コイルエンドの頭部先端部に密着し、互いに軸方向にずれて配置された内側コイルの頭部先端部と外側コイルの頭部先端部とに介設乃至挟設されている点をその特徴とする。なお、端部側コイルエンドにおいて同様の絶縁紙介設を行っても良い。このようにすれば、コイルエンドにおいて内側コイル用Ｕ字導体と外側コイル用Ｕ字導体との間のギャップをこの絶縁紙により確保できるために、沿面放電などに対する電気絶縁性を向上することができる。また、ステータコイルの組み付け作業時にコイルエンドにおいて外側コイル用Ｕ字導体と内側コイル用Ｕ字導体とがこすれたりして絶縁皮膜が損傷するのも抑止することができる。なお、このコイルエンドにおける内側コイル用Ｕ字導体と外側コイル用Ｕ字導体との間に絶縁紙を円筒状に介設するこの発明の絶縁構造は、内側コイルと外側コイルとしてＵ字導体順次接続式コイルを採用する場合、内側コイルと外側コイルとの接続は両コイルを接続する径方向渡り線以外に存在しないため、容易に行うことができる。そして、頭部先端部は、頭部斜行部よりも大きな径方向幅を有しているので、Ｕ字状に曲げられる頭部先端部は大きな曲率半径をもつことができ、この部位での絶縁皮膜ストレスを低減することができる。尚、この大きな径方向幅をもつ頭部先端部を膨設部とも呼ぶ。更に、内側コイルの頭部先端部と外側コイルの頭部先端部とが互いに軸方向にずれて配置されているので、内側コイルの頭部斜行部及びスロット導体部と外側コイルの頭部斜行部及びスロット導体部との間の大きな径方向ギャップを縮小することができる。
【００３３】
そして、絶縁紙は、両頭部側コイルエンドの頭部先端部に密着しているので、径方向への振れが最も大きい頭部先端部における両コイルの接触やこすれを抑止することができる。そして、絶縁紙は、互いに軸方向にずれて配置された内側コイルの頭部先端部と外側コイルの頭部先端部とに介設乃至挟設されている。頭部先端部が径方向に膨設される場合、内側コイルの頭部先端部と外側コイルの頭部先端部とが、等しい軸方向突出長をもつと、両頭部先端部の最も径方向幅が広い部分が重なってしまい、その結果として内側コイルの頭部斜行部及びスロット導体部と外側コイルの頭部斜行部及びスロット導体部との間に大きな径方向ギャップが生じてしまう。この問題を解決するために、この発明では、内側コイルの径大な頭部先端部と外側コイルの径大な頭部先端部とを軸方向にずらせる。既述した理由により、外側コイルの頭部先端部を内側コイルの頭部先端部よりも軸方向へ突出させることが好ましい。以下、外側コイルの頭部先端部が内側コイルのそれより大きいと仮定して説明する。これにより、上記径方向ギャップを縮小することができる。ただし、このような両頭部先端部の軸方向ずらしは、頭部側コイルエンド長の増大を招き、回転電機の軸長増加を招く。この問題を軽減するには、両コイルの頭部先端部が軸方向にほとんど接触可能な状態に、両コイルの頭部先端部の軸方向ずらし量を止めることが好適である。ただし、この場合、両頭部先端部間の電気絶縁やこすれが問題となる。そこで、この発明では、両頭部先端部間の略円錐面形状のギャップに絶縁紙を配置する。これにより、頭部先端部間の電気絶縁を確保し、かつ、両コイル間の径方向距離増大を抑止しつつ、頭部先端部の曲率半径を増大することができる。
【００３４】
好適な態様において、前記絶縁紙は、前記内側コイルの周方向外側の表面及び前記外側コイルの周方向内側の表面に密着している。この場合には、コイルエンドにおいて両コイルは絶縁紙の厚さ分に等しい径方向ギャップを少なくとも確保することができる。
【００３６】
好適には、外側コイル用Ｕ字導体の頭部先端部（膨設部）が内側コイル用Ｕ字導体の膨設部よりも軸方向外側に配置される。このようにすれば、既述した理由により外側コイル及び内側コイルの軸方向突出長さ（高さ）を低減することができる。
【００３７】
第２発明は、ステータコアに軸方向へ設けられた各スロットに軸方向一方側から挿通された多数のＵ字導体を有し、前記各Ｕ字導体は前記ステータコアの軸方向他方側にて順次接続されている内側コイルと、前記各スロットに軸方向一方側から挿通された多数のＵ字導体を有し、前記各Ｕ字導体は前記ステータコアの軸方向他方側にて順次接続されている外側コイルとを少なくとも有し、前記内側コイルの頭部側コイルエンド及び外側コイルの頭部側コイルエンドは径方向に隣接して配置され、前記頭部側コイルエンドは、前記各Ｕ字導体のＵ字状の頭部先端部と、前記頭部先端部の両端から周方向及び軸方向に対して斜めに曲げられて前記スロット近傍に達する頭部斜行部とからなる回転電機のＵ字導体順次接続式コイルにおいて、前記両コイルの頭部側コイルエンドの間の径方向隙間に円筒状に介設されて前記両コイルの頭部側コイルエンド間を電気絶縁するコイルエンド絶縁用の絶縁紙を有しており、前記頭部先端部は、前記頭部斜行部よりも大きな径方向幅を有していると共に、前記内側コイルの頭部先端部と前記外側コイルの頭部先端部とが互いに軸方向にずれて配置され、前記内側コイル及び前記外側コイルの前記頭部斜行部は、径方向に隣接し、前記絶縁紙は、前記内側コイルの周方向外側の表面又は前記外側コイルの周方向内側の表面に位置して径方向に凹設されて略周方向に延在する凹部に収容され、前記凹部の深さは、前記凹部の深さ方向に計測された前記絶縁紙の厚さより小さく形成されていることを特徴としている。
【００３８】
この発明は、頭部側コイルエンドにおける既述した内側コイル用Ｕ字導体と外側コイル用Ｕ字導体との間に円筒状の絶縁紙を介設した点、頭部先端部は、頭部斜行部よりも大きな径方向幅を有していると共に、内側コイルの頭部先端部と外側コイルの頭部先端部とが互いに軸方向にずれて配置されている点及び絶縁紙は、内側コイルの周方向外側の表面又は外側コイルの周方向内側の表面に位置して径方向に凹設されて略周方向に延在する凹部に収容され、凹部の深さは、凹部の深さ方向に計測された絶縁紙の厚さより小さく形成されている点をその特徴とする。なお、端部側コイルエンドにおいて同様の絶縁紙介設を行っても良い。このようにすれば、コイルエンドにおいて内側コイル用Ｕ字導体と外側コイル用Ｕ字導体との間のギャップをこの絶縁紙により確保できるために、沿面放電などに対する電気絶縁性を向上することができる。また、ステータコイルの組み付け作業時にコイルエンドにおいて外側コイル用Ｕ字導体と内側コイル用Ｕ字導体とがこすれたりして絶縁皮膜が損傷するのも抑止することができる。なお、このコイルエンドにおける内側コイル用Ｕ字導体と外側コイル用Ｕ字導体との間に絶縁紙を円筒状に介設するこの発明の絶縁構造は、内側コイルと外側コイルとしてＵ字導体順次接続式コイルを採用する場合、内側コイルと外側コイルとの接続は両コイルを接続する径方向渡り線以外に存在しないため、容易に行うことができる。そして、頭部先端部は、頭部斜行部よりも大きな径方向幅を有しているので、Ｕ字状に曲げられる頭部先端部は大きな曲率半径をもつことができ、この部位での絶縁皮膜ストレスを低減することができる。尚、この大きな径方向幅をもつ頭部先端部を膨設部とも呼ぶ。更に、内側コイルの頭部先端部と外側コイルの頭部先端部とが互いに軸方向にずれて配置されているので、内側コイルの頭部斜行部及びスロット導体部と外側コイルの頭部斜行部及びスロット導体部との間の大きな径方向ギャップを縮小することができる。
【００３９】
そして、絶縁紙は、内側コイルの周方向外側の表面又は外側コイルの周方向内側の表面に位置して径方向に凹設されて略周方向に延在する凹部に収容されているので、絶縁紙介設に伴う両コイル間の径方向ギャップの増大を抑止することができる。また、コイルエンドに対する絶縁紙の軸方向へのずれを抑止することができる。更に、凹部の深さは、凹部の深さ方向に計測された絶縁紙の厚さより小さく形成されているので、両コイル間の電気絶縁を向上することができる。
【００４０】
第３発明は、ステータコアに軸方向へ設けられた各スロットに軸方向一方側から挿通された多数のＵ字導体を有し、前記各Ｕ字導体は前記ステータコアの軸方向他方側にて順次接続されている内側コイルと、前記各スロットに軸方向一方側から挿通された多数のＵ字導体を有し、前記各Ｕ字導体は前記ステータコアの軸方向他方側にて順次接続されている外側コイルとを少なくとも有し、前記内側コイルの頭部先端部と前記外側コイルの頭部先端部とが互いに軸方向にずれて配置されており、前記内側コイルの頭部側コイルエンド及び外側コイルの頭部側コイルエンドは径方向に隣接して配置され、前記頭部側コイルエンドは、前記各Ｕ字導体のＵ字状の頭部先端部と、前記頭部先端部の両端から周方向及び軸方向に対して斜めに曲げられて前記スロット近傍に達する頭部斜行部とからなり、前記頭部先端部は、前記頭部斜行部よりも大きな径方向幅を有し、前記内側コイル及び前記外側コイルの前記頭部斜行部は、径方向に隣接している回転電機のＵ字導体順次接続式コイルの製造方法であって、前記内側コイルを構成するための前記各Ｕ字導体を所定半径のピッチ円上（仮想円周上）に周方向所定間隔で配置し、前記各Ｕ字導体の頭部斜行部を周方向へ展開して内側環状体を形成し、前記内側コイルを構成するための前記各Ｕ字導体を所定半径のピッチ円上（仮想円周上）に周方向所定間隔で配置し、前記各Ｕ字導体の頭部斜行部を周方向へ前記展開して外側環状体を形成し、前記内側環状体と前記外側環状体とを同心円状に配置し、前記内側環状体を前記外側環状体に対して軸方向へ相対移動させることにより前記両環状体を嵌合し、一括して組み立てることを特徴としている。
【００４１】
すなわち、この発明の製造方法は、頭部コイルエンドを形成するための内側コイル用Ｕ字導体の捻り（展開）と、頭部コイルエンドを形成するための外側コイル用Ｕ字導体の捻り（展開）とを別々に行い、展開後の内側環状体と外側環状体との嵌合により頭部コイルエンドのための頭部展開工程を完了する。つまり、内側環状体及び外側環状体を形成した後、内側環状体と外側環状体とを同心円状に配置し、内側環状体を外側環状体に対して軸方向へ相対移動させることにより両環状体を嵌合し、一括して組み立てることができる。
【００４２】
このようにすれば、内側コイル用Ｕ字導体及び外側コイル用Ｕ字導体を多数の同軸回動リングを用いて一斉捻りする従来の頭部コイルエンド展開工程に比較して、内側コイルと外側コイルとの間の径方向ギャップを大幅に低減することができ、捻り装置の構造も大幅に簡素化することができる。なお、従来の一斉捻り方式の問題点については既述した。本発明によれば更に、上記径方向ギャップを縮小した分だけ外側コイルを縮径できるため、外側コイル用Ｕ字導体の頭部斜行部の長さを短縮でき、また、外側コイル用Ｕ字導体の軸方向突出長も短縮することもできる。
【００４３】
好適な態様において、前記嵌合前に前記内側環状体の外周面又は前記外側環状体の内周面に絶縁紙を筒状に配設し、前記嵌合により前記絶縁紙を前記両環状体間に介設乃至挟設する。これにより、内側コイルと外側コイルとの間への筒状の絶縁紙の介設を容易に行うことができ、両コイル間の電気絶縁性能を向上することができる。また、嵌合において、容易に表面を軟質かつ円滑に形成可能な絶縁紙が両コイルの絶縁皮膜が直接こすれ合うことの防止効果を奏するため、両コイルの絶縁皮膜が両コイルの嵌合により損傷することを防止する効果も奏することができる。
【００４４】
好適な態様において、前記両環状体の嵌合は、前記内側環状体を前記外側環状体に対して相対回転させつつ行う。相対回転は筒状に巻かれた絶縁紙が周方向に伸びる方向に行われる。これにより、嵌合時に絶縁紙が周方向へ引っ張られてしわを伸ばしたり、内側環状体による絶縁紙の機械支持性が向上する。
【００４５】
好適な態様において、前記両環状体の嵌合の前又は後に、前記内側環状体を前記外側環状体に対して相対回転させる。これによっても、相対回転と嵌合とを同時に行う上記態様とほぼ同様の効果を期待することができる。
【００４６】
好適な態様において、前記絶縁紙の一部を、一方の前記環状体の頭部よりも軸方向へ突出させる。これにより、嵌合の際に絶縁紙が環状体とともに軸方向変位してしまって所望部位から軸方向へ外れるのを良好に防止することができる。この際、一方の環状体の頭部よりも軸方向に突出する絶縁紙の突出部分を機械的治具により支持することができる。このようにすれば、両環状体を嵌合させるに際して、絶縁紙が軸方向へ引きずられるのを良好に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
本発明のＵ字導体順次接続式コイルを車両用交流発電機のステータコイルとして採用した実施形態を図面を用いて説明する。ただし、本発明は下記の実施形態に限定解釈されるべきではなく、本発明の技術思想を他の公知技術等を用いて実施しても良いことは当然である。
【００４８】
（実施例１）
（全体構造の説明）
この車両用交流発電機の模式軸方向断面図を図１に示す。交流発電機は電機子として働く固定子１０と、界磁子として働く回転子５０と、フロントハウジング６１及びリアハウジング６２と、交流電力を直流電力に変換する整流器６５とを備えている。回転子５０はシャフト５１と一体に回転するもので、ランデル型ポールコア５２、界磁コイル５３、スリップリング５４、斜流ファン５６及び遠心ファン５７を備えている。ランデル型ポールコア５２は一組のポールコア５２ａ及び５２ｂを組合わせて構成されている。シャフト５１はプーリ５８を通じて車両エンジンにより回転駆動される。フロントハウジング６１及びリヤハウジング６２は回転子５０を支持するとともに固定子１０を挟持している。
【００４９】
固定子１０は、固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１に巻装されたステータコイル１２とからなる。ステータコイル１２は、多数のＵ字導体を順次接続して構成された公知のＵ字導体順次接続式コイルである。１３は、ステータコイル１２のうち固定子鉄心１１からリヤ側に突出する頭部側コイルエンド、１４は、ステータコイル１２のうち固定子鉄心１１からフロント側に突出する端部側コイルエンドである。したがって、Ｕ字導体順次接続式コイルを構成する各Ｕ字導体は、固定子鉄心１１の各スロットにリヤ側からフロント側へ貫挿されている。各Ｕ字導体の先端部は相ごとに順次接続されて３つの相コイルが形成され、各相コイルが三相星形巻線されてステータコイル１２を構成している。
【００５０】
図１に示す実施例では、各Ｕ字導体の一対の脚部は１磁極ピッチ離れた一対のスロットに個別に収容されている。各スロットは径方向に４つの導体収容位置をもち、径方向内側から一番目、二番目の導体収容位置に第１の３つの相コイル（以下、内側コイルと称する）が収容され、径方向内側から三番目、四番目の導体収容位置に第２の３つの相コイル（以下、外側コイルと称する）が収容されている。内側コイルの一端と外側コイルの一端とは相ごとに径方向渡り線（図示せず）により直列接続されている。内側コイル（外側コイルでもよい）の他端は各相すべて中性点をなす渡り線に接続され、外側コイル（内側コイルでもよい）の他端は各相ごとに外部端子となっている。したがって、内側コイル及び外側コイルはそれぞれ三相のＵ字導体順次接続式コイルにより構成されていることが理解される。
【００５１】
内側コイル用Ｕ字導体の一対の脚部の一方は、一番目の導体収容位置に収容され、他方は二番目の導体収容位置に収容されている。外側コイル用Ｕ字導体の一対の脚部の一方は、三番目の導体収容位置に収容され、他方は四番目の導体収容位置に収容されている。
【００５２】
頭部側コイルエンド１３は、各Ｕ字導体のＵ字状頭部により構成されている。このＵ字状頭部は、Ｕ字状の頭部先端部とこの頭部先端部の両端から軸方向又は周方向を基準として所定の倒れ角度θにて曲げられて周方向へ略半磁極ピッチづつ個別に延在する一対の頭部斜行部とからなる。同じＵ字状頭部の一方の頭部斜行部と他方の頭部斜行部とは径方向に１導体収容位置ピッチだけずらして配置され、Ｕ字状の頭部先端部は径方向に隣接配置されたこれら一対の頭部先端部を連ねている。
【００５３】
端部側コイルエンド１４は、各Ｕ字導体の飛び出し端部からなる。この飛び出し端部は、スロットから出た後、軸方向又は周方向を基準として所定の倒れ角度θにて曲げられて周方向へ略半磁極ピッチづつ個別に延在する一対の端部斜行部と、端部斜行部の先端から軸方向に突出する端部先端部とからなる。内側コイル用Ｕ字導体の互いに径方向に隣接する一対の端部先端部は溶接され、外側コイル用Ｕ字導体の互いに径方向に隣接する一対の端部先端部は溶接されている。
【００５４】
（変形例）
図１の内側コイル用Ｕ字導体及び外側コイル用Ｕ字導体はそれぞれ、互いに隣接する２つの導体収容位置を占めるＵ字導体を順次接続して構成されてなる２位置型Ｕ字導体順次接続式コイルであるが、その代わりに互いに径方向に隣接する４つの導体収容位置を占めるＵ字導体により４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルを構成し、この４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルを既述した内側コイルと外側コイルとのどちらか一方又は両方に用いても良い。図２は、図１において、４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルを内側コイル１００として採用し、２位置型Ｕ字導体順次接続式コイルを外側コイル２００として採用した例を示す。
【００５５】
この４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルについて図３に示すＵ字導体展開図を参照して説明する。各スロットの径方向に隣接する４つの導体収容位置のうち１、４番目の導体収容位置に頭部曲率半径が大きいＵ字導体である大セグメント１７が挿通され、２、３番目の導体収容位置に頭部曲率半径が小さいＵ字導体である小セグメント２７が挿通されている。大セグメント１７のうち一対のスロット挿入部分をスロット導体部１８ａ、１８ｂと称する。小セグメント２７のうち一対のスロット挿入部分をスロット導体部２８ａ、２８ｂと称する。１９は大セグメント１７のＵ字状頭部、２９は小セグメント２７のＵ字状頭部である。大セグメント１７は、一対の飛び出し端部２１ａ及び２１ｂをもち、飛び出し端部２１ａ及び２１ｂは端部斜行部２２ａ及び２２ｂと、端部先端部２３ａ及び２３ｂとをもつ。同様に、小セグメント２７は、一対の飛び出し端部３１ａ及び３１ｂをもち、飛び出し端部３１ａ及び３１ｂは端部斜行部３２ａ及び３２ｂと、端部先端部３３ａ及び３３ｂとをもつ。端部先端部２３ｂと３３ｂは溶接されて溶接部４１aとなり、端部先端部２３ａ、３３ａは溶接されて溶接部４１bとなる。結局、４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルでは、小セグメント２７とこれを囲む大セグメント１７とにより構成されることがわかる。
【００５６】
上記したＵ字導体順次接続式コイルの標準の構造及び製造方法については、先に記載した各特許文献に詳述されて周知となっているため、これ以上の説明を省略する。
【００５７】
（特徴構造の説明）
この実施形態の特徴部分を以下に詳しく説明する。
【００５８】
図４は、図１に示す２位置型Ｕ字導体順次接続式コイルを用いた内側コイル３００と外側コイル２００の頭部側コイルエンド１３近傍を拡大図示した図である。Ｃ１は径方向内側から一番目の導体収容位置、Ｃ２は径方向内側から二番目の導体収容位置、Ｃ３は径方向内側から三番目の導体収容位置、Ｃ４は径方向内側から四番目の導体収容位置である。１５は内側コイル用Ｕ字導体、１５aは内側コイル用Ｕ字導体１５の頭部先端部、１５b、１５cは内側コイル用Ｕ字導体１５の頭部斜行部である。同様に、１６は外側コイル用Ｕ字導体、１６aは外側コイル用Ｕ字導体１６の頭部先端部、１６b、１６cは外側コイル用Ｕ字導体の頭部斜行部である。４００は、内側コイル用Ｕ字導体１５と外側コイル用Ｕ字導体１６との間の電気絶縁のために、それらの間の径方向隙間であるコイル間隙間dに介設された絶縁紙である。絶縁紙４００は、内側コイル３００の外周を囲むように円筒状に巻成されており、内側コイル用Ｕ字導体１５の頭部先端部１５aと外側コイル用Ｕ字導体１６の頭部先端部１６aに位置してこれら両者に挟設されている。また、絶縁紙４００は、外側コイル用Ｕ字導体１６の頭部先端部１５ａの外表面に沿って径方向外側へ押し曲げられて、ラッパ状に形成されている。
【００５９】
内側コイル用Ｕ字導体１５の頭部斜行部１５bの周方向展開図を図５に示す。図５（a）は従来例を示し、図５（b）はこの実施例を示す。図５（a）に示す従来例では、等しい導体収容位置Ｃ１から出て互いに周方向に隣接する各頭部斜行部１５ｂの間のギャップd1は、ティース１１１の周方向幅の半分程度とされていた。これに対して、図５（b）に示すこの実施例では、隙間d1はほぼ０とされ、等しい導体収容位置Ｃ１から出て互いに周方向に隣接する各頭部斜行部１５ｂは互いに密接している。言い換えると、頭部斜行部１５ｂを形成するためのＵ字導体の周方向捻り工程にて頭部斜行部１５ｂが互いに接するまで捻りがなされている。これにより、この実施例によれば、頭部斜行部１５ｂは、周方向に対して倒れ角度θ１で斜行する。これに対して、従来例によれば、頭部斜行部１５ｂは、周方向に対して倒れ角度θ２で斜行することになる。
【００６０】
図５（a）に示す従来例における頭部側コイルエンド１３の高さh２と、図５（b）に示すこの実施例における頭部側コイルエンド１３の高さh１とを図６に図示する。内側コイル用Ｕ字導体１５の頭部斜行部１５ｂは半磁極ピッチだけ周方向へ延在する。１磁極ピッチをＰとすれば、tanθ１＝０．５Ｐ／h1、tanθ２＝０．５Ｐ／h２となるから、隣接する頭部斜行部１５ｂ同士を密接させるまで倒れ角度θを減少することにより、頭部側コイルエンド１３の軸方向突出長（高さ）を大幅に低減できることがわかる。
【００６１】
更に図６に示すように、cosθ１＝０．５Ｐ／Ｌ1、cosθ２＝０．５Ｐ／Ｌ２となるから、この実施例の頭部斜行部１５ｂの全長Ｌ１は、従来の頭部斜行部１５ｂの全長Ｌ２より大幅に減少できることもわかる。すなわち、従来、周方向に隣接する頭部斜行部１５ｂの間にティース１１１の周方向幅の半分程度のギャップｄ１を漫然と設けていたが、このギャップｄ１を解消することにより、回転電機の小型軽量化とステータコイル１２の銅損及び発熱低減を実現できる。
【００６２】
次に、理論的にどこまで曲げられるかを例示する。図５において、１スロットピッチをt、スロット内でのＵ字導体の周方向幅をt1とすれば、cosθ１max＝t／t1となるから、倒れ角度θは理論的にはこの角度θ１maxまで倒すことができる。ただし、強度の捻りにより、スロットから出た直後の頭部斜行部１５ｂの絶縁皮膜のストレス低減のためにこの限界角度より僅かに小さい角度で頭部斜行部１５ｂの捻りを停止してもよい。たとえば、１ｍｍ未満の製造公差のレベルのクリアランスは許容される。ただし、１スロットピッチに２本の頭部斜行部１５ｂを収容する態様では、cosθ１max＝０．５t／t1となる。
【００６３】
上記記載は、内側コイル用Ｕ字導体１５の頭部斜行部１５ｂについて行ったが、他の頭部斜行部についても同様であることは当然である。また、端部斜行部についても同じである。更に、２位置型Ｕ字導体順次接続式コイルのためのＵ字導体の頭部斜行部以外に、４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルのためのＵ字導体の頭部斜行部についても同じである。
【００６４】
内側コイル１００及び外側コイル２００をそれぞれ４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルとし場合において、外側コイル２００の大セグメント１７の頭部斜行部１７b、１７cが周方向に隣接する例を、図７に示す。図７において、（a）は頭部側コイルエンド１３を軸方向に見た部分模式図、（b）は頭部側コイルエンド１３を径方向外側からみた４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルの展開図である。１７aは外側コイル２００の大セグメント１７の頭部先端部である。
【００６５】
（変形例）
上記実施例では、径方向最内側の頭部斜行部１５ｂが周方向にギャップ０で隣接する例を記載した。しかし、図４に示す各頭部斜行部１５ｂ、１５c、１６b、１６cのうち、径方向最外側の頭部斜行部１６cは、最も大きなピッチ円上にて倒されて周方向へたとえば半磁極ピッチ走行し、その結果として図６に示す１磁極ピッチ距離Ｐが増大し、その分だけ軸方向突出長が増大する。したがって、外側コイル用Ｕ字導体１６の最も径方向外側に位置する頭部斜行部１６cのギャップｄ１を０とするのが最も好適である。この頭部斜行部１６cにより規定される頭部側コイルエンドの軸方向長を超えない範囲にて、内側コイル３００の頭部斜行部１５ｂは多少の周方向隙間をもつことができる。あるいは内側コイル３００の頭部側コイルエンド１３の軸方向突出長を短縮することができる。
【００６６】
（実施例２）
内側コイル１００及び外側コイル５００の両方を４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルとし、Ｕ字導体の頭部先端部１７a、２７aを径方向に膨設した場合の絶縁紙介設形態の従来例を図８に示し、この実施例の絶縁紙介設形態を図９〜図１２に示す。
【００６７】
１７b、１７cは大セグメント１７の頭部斜行部、２７b、２７cは小セグメント２７の頭部斜行部である。図８に示す従来例では、内側コイル１００及び外側コイル５００の大セグメント１７の頭部先端部１７ａ、２７ａが径方向に膨設されているため、内側コイル１００と外側コイル５００との間に大きな径方向ギャップd2が生じている。このため、スロットが深くなり、ステータコア及びハウジングの径方向体格が増大する。また、外側コイル５００の抵抗損失及び発熱が増大する。また、径方向ギャップd2を縮小するために、図８に示すように内側コイル１００の頭部先端部１７ａと、外側コイル５００の頭部先端部１７ａとを近接乃至接触させると、こすれやコイル短絡の危険が増大する。
【００６８】
この問題を改善した第１の形態例を図９に示す。
【００６９】
図９では、外側コイル５００の軸方向長を内側コイル１００の軸方向長より長く設定している。これにより、両頭部先端部１７ａ、１７ａ間の隙間に絶縁紙４００を介設しても、内側コイル１００の頭部先端部１７ａの径方向最大幅の部分と、外側コイル５００の頭部先端部１７ａの径方向最大幅の部分とが接触することがなく、径方向ギャップd2を短縮することができる。
【００７０】
この問題を改善した第２の形態例を図１０に示す。
【００７１】
図１０では、外側コイル５００及び内側コイル１００の頭部先端部１７ａ、１７ａのうち、径方向ギャップｄ２を挟んで互いに対面する部分を平坦に形成したものであり、これにより径方向ギャップｄ２は絶縁紙４００の厚さに超えることがない。
【００７２】
この問題を改善した第３の形態例を図１１に示す。
【００７３】
図１１では、外側コイル５００の頭部先端部１７ａ、２７ａを径方向外側に僅かに傾け、内側コイル１００の頭部先端部１７ａ、２７ａを径方向内側に僅かに傾け、これにより、頭部先端部１７ａ、１７ａにおける径方向ギャップｄ２を絶縁紙４００の幅に抑えている。このような頭部先端部１７ａ、２７ａの傾斜は、頭部斜行部形成のための大セグメント１７及び小セグメント２７の捻りの前に実施することができ、捻りの後で実施しても良い。
【００７４】
この問題を改善した第４の形態例を図１２に示す。
【００７５】
図１２では、内側コイル１００の大セグメント１７の頭部斜行部１７cに絶縁紙４００を収容するための凹部６００を設けたものである。これにより、径方向ギャップｄ２を低減しつつ、絶縁紙４００の厚さを確保することができる。なお、凹部６００の代わりに、外側コイル５００の大セグメント１７の頭部斜行部１７ｂに凹部を設け、この凹部に絶縁紙４００を収容してもよい。また、凹部６００に対面して、外側コイル５００の大セグメント１７の頭部斜行部１７ｂに凹部を設け、これら一対の凹部に絶縁紙４００を収容してもよい。
【００７６】
更に、上記説明した絶縁紙４００は、内側コイル１００と外側コイル５００との間の電気絶縁以外に、後述するように内側コイル１００と外側コイル５００とを軸方向に相対移動して嵌合する際に、内側コイル１００と外側コイル５００とのこすれを防止する効果も期待することができる。こすれ防止効果だけを期待する場合には、絶縁紙４００の厚さは、径方向ギャップｄ２の幅又はそれに凹部の深さを加えた合計幅より小さくても良い。
【００７７】
（実施例３）
上記した実施例１、２に用いた内側コイル及び外側コイルとの間の径方向ギャップｄ２は小さく設定している。しかしながら、既述の各特許公報に記載される内側コイル及び外側コイルの頭部斜行部の捻り工程は、すべての内側コイル用Ｕ字導体とすべての外側コイル用Ｕ字導体とを同軸配置し、これらＵ字導体の頭部先端部より端部側の部分を回動リングにより一斉回動する一斉捻り方式を採用していた。このような一斉捻り方式を用いる場合、回動リングの径方向幅を確保するため径方向ギャップｄ２を小さくすることが困難であった。更に、たとえば図１０に示す２つの４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルの頭部斜行部を形成する場合のように、径方向へ多数の導体収容位置を配置する深スロット構造においてはたとえば８重回動リングとった多重回動リングを必要とし、製造装置やその駆動構造が非常に複雑となった。この問題を解決する製造方法を図１３を参照して説明する。図１３（a）は嵌合直後の状態を、図１３（b）は嵌合がほぼ完了した状態を示す。
【００７８】
この実施例では、頭部斜行部展開（捻り）済みの各外側コイル用Ｕ字導体１６０からなる円筒状の外側コイル用環状体７００と、頭部斜行部展開（捻り）済みの各内側コイル用Ｕ字導体１７０、２７０からなる円筒状の内側コイル用環状体８００とを互いに軸方向に移動して、外側コイル用環状体７００と内側コイル用環状体８００とを嵌合させるものである。
【００７９】
更に詳しく説明する。
【００８０】
まず、未展開で松葉状の各外側コイル用Ｕ字導体のスロット導体部形成予定部分をリング状に並べた状態にて公知の二重回動リングに挿入し、この二重回動リングを相対的に１磁極ピッチだけ逆回動させて、頭部斜行部を形成し、外側コイル用環状体７００を形成する。
【００８１】
同様に、未展開で松葉状の各内側コイル用大セグメント及び小セグメントのスロット導体部形成予定部分をリング状に並べた状態にて公知の四重回動リングに挿入し、この四重回動リングの奇数番目の回動リングを偶数番目の回動リングに対して相対的に１磁極ピッチだけ逆回動させて、頭部斜行部を形成し、内側コイル用環状体８００を形成する。
【００８２】
次に、図１３（a）に示すように、外側コイル用環状体７００の頭部先端部の内周面側に絶縁紙４００を円筒状に巻き、この絶縁紙４００を絶縁紙把持手段７０１にて把持する。絶縁紙把持手段７０１の機構は絶縁紙４００の先端部をクランプする周知のクランプ機構や押さえ機構でよいため、図示は省略する。絶縁紙把持手段７０１は、円筒状に巻かれた絶縁紙４００を径方向外側に押し広げ、外側コイル用環状体７００の頭部先端部に押しつけて絶縁紙４００を保持する押さえ機構を絶縁紙把持手段７０１として採用した例である。この絶縁紙把持手段７０１は、後述するように昇降する外側コイル用環状体７００とともに絶縁紙４００を昇降させる。なお、絶縁紙４００は、後述する内側コイル用環状体８００の挿入を容易とするため、上端部が末広がりに成形されていることが好適である。
【００８３】
次に、図１３（a）に示すように、内側コイル用環状体８００を外側コイル用環状体７００の上方に同軸にセット配置された昇降手段７０２にセットし、外側コイル用環状体７００を昇降手段７０３にセットする。昇降手段７０２は内側コイル用環状体８００を上下に昇降する装置であり、昇降手段７０３は外側コイル用環状体７００を昇降する装置である。この種の昇降手段自体は公知であり、機構的に自明であるため図示は省略する。
【００８４】
次に、昇降手段７０２を駆動して内側コイル用環状体８００を下降させ、昇降手段７０３を駆動して外側コイル用環状体７００を上昇させる。その結果、図１３（b）に示すように、内側コイル用環状体８００は外側コイル用環状体７００の内部に嵌合される。なお、昇降手段７０２、７０３の一つを省略して他の一つのみを昇降させてもよい。また、既述した頭部斜行部捻りのための装置の一部機構に上記昇降機能を付与しても良い。
【００８５】
この時、絶縁紙４００は、上記両環状体７００、８００の相対昇降により外側コイル用環状体７００の内部に降下しようとするが、絶縁紙把持手段７０１がそれを阻止する。なお、図１２の態様では、絶縁紙４００の軸方向移動が規制されるため、絶縁紙把持手段７０１を省略してもよい。
【００８６】
最後に、嵌合が完了した外側コイル用環状体７００、内側コイル用環状体８００及び絶縁紙４００からなるワークを上記説明した昇降嵌合装置から取り外す。
【００８７】
このようにすれば、両環状体７００、８００の間の径方向ギャップｄ２はほぼ絶縁紙厚とすることができ、かつ、両環状体７００、８００は絶縁紙４００を頭部先端部の位置に強固に支持することができる。また、絶縁紙４００は上記昇降の際の両環状体７００、８００のこすれを防止することができる。
【００８８】
（変形態様）
昇降手段７０３を省略して外側コイル用環状体７００を静止させ、絶縁紙把持手段７０１の昇降も省略し、昇降手段７０２の駆動により内側コイル用環状体８００だけを下降させる変形例を図１４、図１５を参照して説明する。図１４は内側コイル用環状体８００の下降前、図１５は内側コイル用環状体８００の下降後を示す。なお、図１４では絶縁紙把持手段７０１は下降して絶縁紙４００を押さえておらず、図１５では絶縁紙把持手段７０１は下降して絶縁紙４００を外側コイル用環状体７００の頭部先端部に向けて押しつけている。
【００８９】
（変形態様）
絶縁紙把持手段７０１は、内側コイル用環状体８００を昇降させる昇降手段７０２と連動させてもよい。たとえば絶縁紙把持手段７０１は昇降手段７０２に上下に伸縮するばね材を介して連結されている。昇降手段７０２が下降するとまず絶縁紙４００を押さえ、その後、内側コイル用環状体８００の嵌入が開始され、昇降手段７０２を更に下降すると、内側コイル用環状体８００は外側コイル用環状体７００内に更に深く嵌入するとともに、ばね材が絶縁紙把持手段７０１の下方に弾性付勢する。
【００９０】
（変形態様）
絶縁紙４００を外側コイル用環状体７００の頭部先端部に押しつけるのではなく、内側コイル用環状体８００の頭部先端部の外周面に向けて径内方向へ押しつけてもよい。この態様を図１６、図１７に示す。図１６は内側コイル用環状体８００の下降前、図１７は内側コイル用環状体８００の下降後を示す。絶縁紙把持手段７０１は、内側コイル用環状体８００を昇降させるための昇降手段７０３と連動して昇降する。
【００９１】
更に説明すると、内側コイル用環状体８００の頭部先端部の外周面に絶縁紙４００を円筒状に巻き、絶縁紙把持手段７０１を径内方向に付勢して絶縁紙４００を内側コイル用環状体８００に押しつける（図１６参照）。
【００９２】
この状態にて、昇降手段７０２及び絶縁紙把持手段７０１を下降させて内側コイル用環状体８００及び絶縁紙４００を下降させ、内側コイル用環状体８００を外側コイル用環状体７００内に嵌入させる。やがて、絶縁紙４００の下端部も外側コイル用環状体７００内に嵌入され、内側コイル用環状体８００の頭部先端部が完全に外側コイル用環状体７００内に嵌入されると、外側コイル用環状体７００の上部に到達した絶縁紙把持手段７０１から内側コイル用環状体８００の頭部先端部が外れる（図１７参照）。
【００９３】
（変形態様）
その他、絶縁紙４００は、両環状体７００、８００の嵌合に際して、径方向膨設などにより相対的に電気絶縁が重要なそれらの頭部先端部に支持されればよいため、熱可塑性の絶縁紙４００を加熱してこの部分に熱接着してもよく、この場合には絶縁紙把持手段７０１を省略することができる。
【００９４】
（変形態様）
上記嵌合中、又は、嵌合完了後に、内側コイル用環状体８００を外側コイル用環状体７００に対して所定角度だけ相対回動させてもよい。この相対回動は嵌合を容易化する。また、この相対回動の向きを絶縁紙４００のしわや弛みを引き伸ばす向きとすることにより、絶縁紙４００のしわや弛みを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】実施例１の車両用交流発電機の模式軸方向断面図である。
【図２】図１において４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルを内側コイルとして採用し、２位置型Ｕ字導体順次接続式コイルを外側コイルとして採用した車両用交流発電機を示す部分軸方向断面図である。
【図３】４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルに用いるＵ字導体である大セグメント及び小セグメントの展開図である。
【図４】図１に示す２位置型Ｕ字導体順次接続式コイルを用いた内側コイルと外側コイルの頭部側コイルエンド近傍を拡大図示した部分側面図である。
【図５】内側コイル用Ｕ字導体の頭部斜行部の周方向展開図である。図５（a）は従来例を示し、図５（b）は実施例を示す。
【図６】図５の内側コイル用Ｕ字導体の軸方向長を示す模式説明図である。
【図７】４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルの頭部斜行部が周方向に隣接する例を示す図である。図７（a）は頭部側コイルエンドを軸方向に見た部分模式図、図７（b）は頭部側コイルエンド１３を径方向外側からみた４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルの展開図である。
【図８】内側コイル及び外側コイルの両方を４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルとし、Ｕ字導体の頭部先端部を径方向に膨設した場合の従来の絶縁紙介設形態を示す部分側面図である。
【図９】内側コイル及び外側コイルの両方を４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルとし、Ｕ字導体の頭部先端部を径方向に膨設した場合の第１の絶縁紙介設形態を示す部分側面図である。
【図１０】内側コイル及び外側コイルの両方を４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルとし、Ｕ字導体の頭部先端部を径方向に膨設した場合の第２の絶縁紙介設形態を示す部分側面図である。
【図１１】内側コイル及び外側コイルの両方を４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルとし、Ｕ字導体の頭部先端部を径方向に膨設した場合の第３の絶縁紙介設形態を示す部分側面図である。
【図１２】内側コイル及び外側コイルの両方を４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルとし、Ｕ字導体の頭部先端部を径方向に膨設した場合の第４の絶縁紙介設形態を示す部分側面図である。
【図１３】実施例３の両環状体嵌合工程を示す模式説明図である。図１３（a）は嵌合前、図１３（b）は嵌合後である。
【図１４】両環状体嵌合工程の一変形例における嵌合前の状態を示す模式斜視説明図である。
【図１５】両環状体嵌合工程の一変形例における嵌合後の状態を示す模式斜視説明図である。
【図１６】両環状体嵌合工程の他変形例における嵌合前の状態を示す模式斜視説明図である。
【図１７】両環状体嵌合工程の他変形例における嵌合後の状態を示す模式斜視説明図である。
【符号の説明】
【００９６】
１０      固定子
１１      固定子鉄心
１２      ステータコイル
１３      頭部側コイルエンド
１４      端部側コイルエンド
１５      Ｕ字導体
１５a      頭部先端部
１５b      頭部斜行部
１６      Ｕ字導体
１６a      頭部先端部
１６c      頭部斜行部
１７      大セグメント
１７ａ      頭部先端部
１７ｂ      頭部斜行部
１７c      頭部斜行部
１８      小セグメント
１８ａ      スロット導体部
１９      大セグメントの頭部
２１ａ      大セグメントの端部
２１b      大セグメントの端部
２２ａ      大セグメントの端部斜行部
２３ａ      大セグメントの端部先端部
２７        小セグメント
２８ａ      スロット導体部
２９        小セグメントの頭部
３１ａ      小セグメントの端部
３１b      小セグメントの端部
３２ａ      小セグメントの端部斜行部
３３ａ      小セグメントの端部先端部
５０      回転子
５１      シャフト
５２      ランデル型ポールコア
５２ａ      ポールコア
５２b      ポールコア
５３      界磁コイル
５４      スリップリング
５６      斜流ファン
５７      遠心ファン
５８      プーリ
６１      フロントハウジング
６２      リアハウジング
６２      リヤハウジング
６５      整流器
１００      内側コイル
１１１      ティース
１６０      頭部斜行部展開（捻り）済みの各外側コイル用Ｕ字導体
１７０      頭部斜行部展開（捻り）済みの内側コイル用Ｕ字導体（大セグメント用）
２００      外側コイル
２７０      頭部斜行部展開（捻り）済みの内側コイル用Ｕ字導体（小セグメント用）
３００      内側コイル
４００      絶縁紙
５００      外側コイル
６００      凹部
７００      外側コイル用環状体
７０１      絶縁紙把持手段
７０２      昇降手段
７０３      昇降手段
８００      内側コイル用環状体
【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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