(57)【要約】【課題】良好な加工性を維持しつつ耐部分放電性も含めた絶縁性を確保するとともに、スロット内における導体占積率を高めた回転電機の固定子を提供すること。【解決手段】周方向に複数のスロットが形成された円筒状の固定子鉄心と、スロットに収容される固定子巻線とを備えた回転電機の固定子において、複数の導体素線３３ａのうち少なくとも一部の導体素線３３ａ同士を互いに面接触させて積層するとともに、その外周にＰＰＳ樹脂外層３３ｃを設けてセグメント３３を形成し、このセグメント３３により固定子巻線を形成する。【選択図】図４
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【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円筒状の固定子鉄心と、
前記スロットに収容される固定子巻線とを備えた回転電機の固定子において、
複数の導体素線のうち少なくとも一部の前記導体素線同士を互いに面接触させて積層するとともに、その外周に押出被覆樹脂外層を設けて積層被覆導体を形成し、この積層被覆導体により前記固定子巻線を形成したことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
前記積層被覆導体を構成する複数の導体素線は、前記スロット内に収容された状態において前記固定子鉄心の径方向に積層さ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】
前記積層被覆導体を構成する複数の導体素線は、前記スロット内に収容された状態において前記固定子鉄心の周方向に積層されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
前記導体素線は、積層方向に扁平な断面形状を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
前記導体素線は、その外周にエナメル外層を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
前記エナメル外層及び前記押出被覆樹脂外層の厚さの和が、１００μｍから１７０μｍである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】
前記積層被覆導体を３以上の前記導体素線により形成し、
前記３以上の導体素線のうち一部の導体素線同士を互いに面接触させて積層するとともに、前記３以上の導体素線のうち他の少なくとも一部の導体素線間に押出被覆樹脂によって形成される押出被覆樹脂中間層を設けたことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の回転電機の固定子。
【請求項８】
前記積層被覆導体を略Ｕ字状に折り曲げて形成した導体セグメントを複数用い、当該複数の導体セグメントの端部を互いに接合して前記固定子巻線を形成したことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項９】
前記積層被覆導体の前記スロット内における断面形状を、前記スロット形状に沿った略矩形状としたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか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】
本発明は、回転電機の固定子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機の固定子巻線をリッツ線で構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このリッツ線は、円形断面の複数の素線同士が互いに微小移動が可能な状態で束ね撚り合わされて形成されている。このリッツ線は柔軟性を有するので、固定子巻線の加工性が良化する。しかし、上記リッツ線は、円形断面であり、互いに微小移動が可能な状態で束ね撚り合わされているので、素線同士の隙間が大きく、固定子のスロット内における導体占積率を高くすることは困難である。
【０００３】
また、一般に回転電機においては、固定子巻線同士の間及び固定子巻線と固定子鉄心との間の絶縁性を確保することが必要である。特に、近年における回転電機の高電圧化に対応するためには、耐部分放電性も含めた絶縁性確保が重要である。従来、固定子巻線同士の間及び固定子巻線と固定子鉄心との間の絶縁性を確保するための方策としては、絶縁紙が一般的に用いられている。しかし、多数の固定子巻線間やスロットに絶縁紙を設けることは、組付工数の増大の原因となる。
【特許文献１】特開２００２−３１５２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、良好な加工性を維持しつつ耐部分放電性も含めた絶縁性を確保するとともに、スロット内における導体占積率を高めた回転電機の固定子を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて作用、効果等を示しつつ説明する。
【０００６】
請求項１に記載の発明では、周方向に複数のスロットが形成された円筒状の固定子鉄心と、前記スロットに収容される固定子巻線とを備えた回転電機の固定子において、複数の導体素線のうち少なくとも一部の前記導体素線同士を互いに面接触させて積層するとともに、その外周に押出被覆樹脂外層を設けて積層被覆導体を形成し、この積層被覆導体により前記固定子巻線を形成したことを特徴としている。
【０００７】
これによると、所望の太さの固定子巻線を１本の導体素線で形成するのではなく、１本１本の剛性が小さい導体素線を複数積層した積層被覆導体で形成している。これにより、固定子巻線の剛性を低下させることができ、固定子巻線を形成する際の曲げ加工性を向上することができる。
【０００８】
また、複数の導体素線の外周に耐部分放電性が高い押出被覆樹脂外層が設けられているので、耐部分放電性も含めた固定子巻線の絶縁性を確保することができる。さらに、複数の導体素線のうち少なくとも一部の導体素線同士が互いに面接触しているので、積層被覆導体を構成する導体素線間の隙間を低減することができる。これにより、スロット内における導体の占積率を高めることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、前記積層被覆導体を構成する複数の導体素線は、前記スロット内に収容された状態において前記固定子鉄心の径方向に積層されていることを特徴としている。これにより、積層被覆導体の径方向への曲げ加工性をより向上することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、前記積層被覆導体を構成する複数の導体素線は、前記スロット内に収容された状態において前記固定子鉄心の周方向に積層されていることを特徴としている。これにより、積層被覆導体の周方向への曲げ加工性をより向上することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、前記導体素線は、積層方向に扁平な断面形状を有することを特徴としている。これにより、積層被覆導体における導体素線の積層方向への曲げ加工性をより向上することができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、前記導体素線は、その外周にエナメル外層を有することを特徴としている。複数の導体素線間がエナメル外層で絶縁されているので、表皮効果により積層被覆導体の抵抗値が増大することを抑制することができる。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、前記エナメル外層及び前記押出被覆樹脂外層の厚さの和が、１００μｍから１７０μｍであることを特徴としている。これにより、部分放電を抑止しつつスロット内の導体占積率を好適に維持することができる。なお、エナメル外層及び押出被覆樹脂外層の厚さの和は、１１０μｍから１５０μｍであることがより望ましい。
【００１４】
請求項７に記載の発明では、前記積層被覆導体を３以上の前記導体素線により形成し、前記３以上の導体素線のうち一部の導体素線同士を互いに面接触させて積層するとともに、前記３以上の導体素線のうち他の少なくとも一部の導体素線間に押出被覆樹脂によって形成される押出被覆樹脂中間層を設けたことを特徴としている。複数の導体素線を積層した場合、曲げ加工時に積層された導体素線同士が擦れ合うことにより、エナメル外層に亀裂や剥離が生じる場合がある。この点、導体素線間の一部に押出被覆樹脂中間層を設けることにより、導体素線同士が擦れ合うことによるエナメル外層の亀裂や剥離を抑制することが可能となる。
【００１５】
請求項８に記載の発明では、前記積層被覆導体を略Ｕ字状に折り曲げて形成した導体セグメントを複数用い、当該複数の導体セグメントの端部を互いに接合して前記固定子巻線を形成したことを特徴としている。これにより、固定子巻線を形成する積層被覆導体をスロット内に配置することが容易となるので、固定子巻線の製造が容易となる。
【００１６】
請求項９に記載の発明では、前記積層導体の前記スロット内における断面形状を、前記スロット形状に沿った略矩形状としたことを特徴としている。これにより、スロット内における導体占積率をより高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の回転電機を車両駆動用のモータジェネレータ（ＭＧ）１０として具現化した場合の一実施の形態について説明する。
【００１８】
まず、本実施形態のＭＧ１０の構成について説明する。図１は本実施形態のＭＧ１０の全体構造を示す断面図である。また、図２はＭＧ１０の回路図である。図１に示すように、本実施形態のＭＧ１０は、ハウジング１１、回転子２０、固定子３０を含んで構成されている。
【００１９】
回転子２０は、回転軸２１、回転子鉄心２２及び永久磁石２３を含んで構成されている。回転子鉄心２２は回転軸２１に固定されている。また、回転軸２１は一組の軸受１２，１３を介してハウジング１１に回転自在に支持されている。永久磁石２３は、回転子鉄心２２の周方向に所定ピッチで複数個埋設して配置され、各永久磁石２３の極性が周方向に交互に異なるように着磁されている。なお、回転子２０の構造は、例えば、ランデルポールコアに界磁巻線を巻装した巻線界磁式等、公知の種々の形式に置換可能である。
【００２０】
固定子３０は、回転子２０の径方向外側に配置されている。固定子３０は、固定子鉄心３１と固定子巻線３２とにより構成されている。固定子鉄心３１は円筒状であり、ハウジング１１の周壁内周面に固定されている。固定子巻線３２は、固定子鉄心３１の各スロットに巻装されている。また、固定子鉄心３１の一方の軸方向端面からは固定子巻線３２の第１コイルエンド部３２ａが回転軸２１に沿った方向に突出しており、他方の軸方向端面からは固定子巻線３２の第２コイルエンド部３２ｂが回転軸２１に沿った方向に突出している。
【００２１】
図２に示すように、固定子巻線３２は、Ｕ相コイル３２ＵとＶ相コイル３２ＶとＷ相コイル３２ＷとがＹ結線されて形成されている。Ｕ相コイル３２Ｕは、周回コイルＵ１，Ｕ２，Ｕ３が直列接続されて形成されている。同様に、Ｖ相コイル３２Ｖは、周回コイルＶ１，Ｖ２，Ｖ３が直列接続されて形成されている。同様に、Ｗ相コイル３２Ｗは、周回コイルＷ１，Ｗ２，Ｗ３が直列接続されて形成されている。
【００２２】
バッテリ４０と、各相コイルの外部引き出し端子３２０Ｕ，３２０Ｖ，３２０Ｗとの間には、インバータ４１が接続されている。インバータ４１は、六つのパワー素子４２から構成されている。
【００２３】
車両駆動時においては、コントローラ（図示略）からの指示により、パワー素子４２が適宜スイッチング操作され、バッテリ４０からインバータ４１を介して固定子巻線３２に三相交流電圧が印加される。この印加電圧により、回転子２０が回転する。回転子２０の回転軸２１は、エンジンのクランク軸（図示略）に直結或いはクラッチ、ギヤ等を介して結合されている。直結の場合は、回転子２０の回転軸２１の回転により、エンジンが始動する。一方、充電時においては、クランク軸及び回転子２０の回転軸２１の回転により、固定子巻線３２からバッテリ４０に電流が流れる。この電流により、バッテリ４０が充電される。
【００２４】
次に、固定子３０の詳細について説明する。
【００２５】
固定子鉄心３１は、薄い鋼板を重ね合わせた積層型のものであり、その内周面には複数のスロット３５が形成されている。なお、スロット３５は、回転子２０の磁極数に対応して三相の固定子巻線３２をスロット３５内に収容するために、７２個形成されている。
【００２６】
図３は固定子巻線３２を構成する基本セグメント３３の模式的形状を示す斜視図である。固定子巻線３２は、図３に示すような、略矩形断面（平角断面）をもった一定の太さの電気導体を略Ｕ字状に成形した基本セグメント３３を接続して形成されている。基本セグメント３３は、大セグメント３３１と小セグメント３３２とにより構成されている。
【００２７】
大セグメント３３１は、内径側被収容部３３１ａ、外径側被収容部３３１ｂ、ターン部３３１ｃ、内径側開放端部３３１ｄ及び外径側開放端部３３１ｅを有している。内径側被収容部３３１ａと外径側被収容部３３１ｂとは、それぞれ所定の磁極ピッチ（本実施形態では９スロット分）だけ離間した二つのスロット３５に収容されている。大セグメント３３１の内径側被収容部３３１ａはスロット３５における最内径側に配置されており、外径側被収容部３３１ｂはスロット３５における最外径側に配置されている。ターン部３３１ｃは内径側被収容部３３１ａの一端と外径側被収容部３３１ｂの一端とをスロット３５の外で連結している。内径側開放端部３３１ｄは内径側被収容部３３１ａの他端からスロット３５の外に延在している。同様に、外径側開放端部３３１ｅは、外径側被収容部３３１ｂの他端からスロット３５の外に延在している。
【００２８】
小セグメント３３２も、大セグメント３３１と同様に、内径側被収容部３３２ａ、外径側被収容部３３２ｂ、ターン部３３２ｃ、内径側開放端部３３２ｄ及び外径側開放端部３３２ｅを有している。小セグメント３３２は、大セグメント３３１に囲まれるように配置されている。内径側被収容部３３２ａと外径側被収容部３３２ｂとは、それぞれ所定の磁極ピッチだけ離間した二つのスロットに収容されている。内径側被収容部３３２ａはスロット３５における内径側被収容部３３１ａの外径側に隣接して配置されており、外径側被収容部３３２ｂはスロット３５における外径側被収容部３３１ｂの内径側に隣接して配置されている。ターン部３３２ｃは、内径側被収容部３３２ａの一端と外径側被収容部３３２ｂの一端とを、スロット外で連結している。内径側開放端部３３２ｄは、内径側被収容部３３２ａの他端からスロット外に延在している。同様に、外径側開放端部３３２ｅは、外径側被収容部３３２ｂの他端からスロット外に延在している。
【００２９】
図４は大セグメント３３１の断面図を示している。図４に示すように、大セグメント３３１は、断面略長方形状の銅製の導体素線３３ａを４本含んで構成されている。各導体素線３３ａは、その外周部に膜厚約４０μｍのエナメル外層３３ｂを有している。４本の導体素線３３ａは、略長方形断面の長辺同士が対向する向きに１列に積層されている。そして、その外周に膜厚約７０μｍの押出被覆樹脂外層としてのポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂外層３３ｃを設けて一体化されている。エナメル外層３３ｂとＰＰＳ樹脂外層３３ｃとで絶縁外層３３ｄが形成されている。
【００３０】
４本の導体素線３３ａの積層方向は、スロット３５内における配置状態の径方向である。そして、内径側の２本及び外径側の２本の導体素線３３ａ同士がそれぞれ面接触している。また、中央の２本の導体素線３３ａ同士は面接触しておらず、それらの間にはＰＰＳ樹脂によるＰＰＳ樹脂中間層３３ｅが設けられている。このＰＰＳ樹脂中間層３３ｅは膜厚約１５０μｍで設けられている。なお、小セグメント３３２についても、同様の構成となっている。
【００３１】
図５は固定子３０の軸方向に垂直な断面を展開して部分的に示す図である。上述のように、固定子巻線３２は複数の基本セグメント３３の端部を接続して形成されている。そして、固定子鉄心３１の各スロット３５には、それぞれ偶数本（本実施形態では４本）のセグメント３３１，３３２の被収容部３３１ａ，３３１ｂ，３３２ａ，３３２ｂが収容されている。一のスロット３５内の４本のセグメント３３１，３３２の被収容部３３１ａ，３３１ｂ，３３２ａ，３３２ｂは、固定子鉄心３１の径方向に関して内側から内端層Ｘ１、内中層Ｘ２、外中層Ｘ３、外端層Ｘ４の順で一列に配列されている。
【００３２】
なお、本実施形態では、スロット３５内におけるセグメント３３１，３３２とスロット内壁面との間には、絶縁紙等のシート状のインシュレータを配置しないインシュレータレスの構成となっている。
【００３３】
上述のように、各スロット３５内に配置された被収容部３３１ａ，３３１ｂ，３３２ａ，３３２ｂは、所定の磁極ピッチ（本実施形態では９スロット分）離れた他のスロット３５内に配置した被収容部３３１ａ，３３１ｂ，３３２ａ，３３２ｂと対をなしている。特に、第１及び第２のコイルエンド部３２ａ，３２ｂにおける複数のセグメント３３１，３３２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内の所定の層の被収容部３３１ａ，３３１ｂ，３３２ａ，３３２ｂは、所定の磁極ピッチ離れた他のスロット３５内の他の層の被収容部３３１ａ，３３１ｂ，３３２ａ，３３２ｂと対をなしている。
【００３４】
例えば、図５に示すように、周回コイルＵ１における一のスロット３５内の内端層Ｘ１の被収容部３３１ａは、固定子鉄心３１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内の外端層Ｘ４の被収容部３３１ｂと対をなしている。同様に、周回コイルＵ１における一のスロット３５内の内中層Ｘ２の被収容部３３２ａは固定子鉄心３１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Ｘ３の被収容部３３２ｂと対をなしている。
【００３５】
そして、これらの対をなす被収容部３３１ａ，３３１ｂ，３３２ａ，３３２ｂは、固定子鉄心３１の第１コイルエンド部３２ａ側において連続線（ターン部３３１ｃ、３３２ｃ）により接続されている。したがって、固定子鉄心３１の第１コイルエンド部３２ａ側においては、内中層Ｘ２の被収容部３３２ｂと外中層Ｘ３の被収容部３３２ｂとを接続するターン部３３２ｃを、内端層Ｘ１の被収容部３３１ａと外端層Ｘ４の被収容部３３１ｂとを接続するターン部３３１ｃが囲むこととなる。
【００３６】
一方、周回コイルＵ１における一のスロット３５内の内中層Ｘ２の被収容部３３２ａは、固定子鉄心３１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Ｘ１の被収容部３３１ａ'とも電気的に対をなしている。同様に、周回コイルＵ１における一のスロット３５内の外端層Ｘ４の被収容部３３１ｂ'は、固定子鉄心３１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Ｘ３の被収容部３３２ｂと電気的に対をなしている。
【００３７】
そして、固定子鉄心３１の第２コイルエンド部３２ｂ側において、これらの被収容部３３２ａ，３３１ａ'，３３１ｂ'，３３２ｂからスロット３５の外に延在する開放端部３３２ｄ，３３１ｄ'，３３１ｅ'，３３２ｅの端部同士は溶接等で接合され電気的に結線されている。したがって、固定子鉄心３１の第２コイルエンド部３２ｂ側においては、内端層Ｘ１の電気導体と内中層Ｘ２の電気導体とを接続する接合部と、外中層Ｘ３の電気導体と外端層Ｘ４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。
【００３８】
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３１の周りを２周する各周回コイルＵ１等が形成されている。なお、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３３とは形状の異なる異形セグメントで構成されている。また、各周回コイル間を接続するセグメント及び固定子巻線３２の引出線を構成するセグメントも異形セグメントで構成されている。
【００３９】
次に、固定子３０の製造工程を以下に説明する。
【００４０】
（挿入工程）図６に示すように、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、基本セグメント３３を固定子鉄心３１の軸方向端面の一方側から挿入する。その際、大セグメント３３１の一方の収容部３３１ａは固定子鉄心３１の一のスロット３５の内端層Ｘ１に、小セグメント３３２の一方の収容部３３２ａは一のスロット３５の内中層Ｘ２に、そして、大セグメント３３１の他方の収容部３３１ｂは固定子鉄心３１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の外端層Ｘ４に、小セグメント３３２の他方の収容部３３２ｂも他のスロット３５の外中層Ｘ３に挿入する。
【００４１】
その結果、図５に示すように一のスロット３５には内端層Ｘ１側から、上述した収容部３３１ａ，３３２ａ，３３２ｂ'，３３１ｂ'が一列に配置される。ここで、収容部３３２ｂ'，３３１ｂ'は、１磁極ピッチずれた他のスロット３５内の収容部と対をなしている大小のセグメント３３１，３３２の収容部である。
【００４２】
（折り曲げ工程）セグメント３３の挿入後、第２コイルエンド部３２ｂ側におけるスロット３５の軸方向の開口縁部近傍において、端層側に位置している外径側及び内径側の開放端部３３１ｄ，３３１ｅは、大セグメント３３１が開く方向に半磁極ピッチ分（本実施形態では４．５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外径側及び内径側の開放端部３３２ｄ，３３２ｅは、小セグメント３３２が閉じる方向に半磁極ピッチ分捻られて折り曲げられる。その結果、第２コイルエンド部３２ｂにおいては、径方向に隣接するセグメント３３１，３３２の開放端部３３１ｄ，３３１ｅ，３３２ｄ，３３２ｅは周方向の逆向きに傾斜する。以上の動作が、全てのスロット３５のセグメント３３について行われる。
【００４３】
（接合工程）そして、第２コイルエンド部３２ｂにおいて、外端層Ｘ４の開放端部３３１ｅ'と外中層Ｘ３の開放端部３３２ｅ、並びに内中層Ｘ２の開放端部３３２ｄと内端層Ｘ１の開放端部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る。そして、図７に示すような第２コイルエンド３３ｂ部を有する固定子３０が得られる。なお、各開放端部３３１ｄ，３３１ｅ，３３２ｄ，３３２ｅを接合する際には、刃物や鑢等で予めエナメル外層３３ｂ及びＰＰＳ樹脂外層３３ｃを剥がしておくことが好ましい。
【００４４】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００４５】
本実施形態では、セグメント３３の外周にＰＰＳ樹脂外層３３ｃが設けられている。ＰＰＳ樹脂は耐部分放電性の高いので、スロット３５の内壁面と導体素線３３ａとの間及び導体素線３３ａ同士の間での部分放電を抑止することができる。また、耐部分放電性の高いＰＰＳ樹脂外層３３ｃを設けることにより、スロット３５にシート状のインシュレータを配置しないインシュレータレスの構成とすることができる。これにより、固定子３０の構成を簡易なものとすることができるとともに、組付工数の増大を抑制することもできる。
【００４６】
本実施形態では、セグメント３３を構成する導体素線３３ａはその外周にエナメル外層３３ｂを有している。そして、エナメル外層３３ｂとＰＰＳ樹脂外層３３ｃとで２重の絶縁外層３３ｄが形成されている。これにより、耐部分放電性を含めた絶縁性をより高めることが可能となる。特に本実施形態では、絶縁外層３３ｄの厚さは、エナメル外層３３ｂとＰＰＳ樹脂外層３３ｃとを合わせて約１１０μｍとなっている。これにより、導体素線３３ａとスロット３５の内壁面との間及び導体素線３３ａ同士の間に所定の距離を確保することができるので、部分放電の発生のおそれをより低減することが可能となる。
【００４７】
本実施形態では、エナメル外層３３ｂ及びＰＰＳ樹脂外層３３ｃで絶縁外層３３ｄを形成している。エナメル外層３３ｂのみで厚被膜化することは容易ではなく、また、ＰＰＳ樹脂を直接導体素線３３ａに密着させて設けることは容易ではない。この点、本実施形態では、エナメル外層３３ｂとＰＰＳ樹脂外層３３ｃとを組み合わせて絶縁外層３３ｄを形成することで絶縁外層３３ｄの厚被膜化が容易となる。
【００４８】
上記実施形態では、４本の導体素線３３ａを積層して一体化したセグメント３３が用いられているため、１本の導体素線３３ａで同じ太さのセグメント３３を形成した場合よりも剛性を低下させることができる。すなわち、所望の太さのセグメント３３を１本の導体素線３３ａで形成するのではなく、１本１本の剛性が小さい細い導体素線３３ａを積層して形成することにより、セグメント３３としての剛性を低下させることができる。これにより、セグメント３３の曲げ加工性を向上することができる。
【００４９】
特に本実施形態では、導体素線３３ａはスロット３５内における配置状態の径方向に積層されている。すなわち、セグメント３３を略Ｕ字状に成形する際の折り曲げ方向に積層されている。そのため、積層方向（径方向）への曲げ加工性が向上し、１本の導体素線３３ａで形成した同じ太さのセグメント３３に比べて、大小のセグメント３３１，３３２のターン部３３１ｃ，３３２ｃの曲げ半径を小さく形成することができる。この結果、第１コイルエンド３２ａの高さｈを低くすることができ、固定子３０を小型化することが可能となる。また、固定子巻線３２の長さを短くすることができるので、コイル抵抗を小さくして出力を増大させることが可能となる。
【００５０】
また、本実施形態では、導体素線３３ａは、略長方形断面の長辺同士を対向させて積層されている。すなわち、各導体素線３３ａは積層方向に扁平な断面形状となっている。これにより、セグメント３３の積層方向への曲げ加工性がより向上する。
【００５１】
本実施形態では、４本の導体素線３３ａが積層されて一体化されており、４本の導体素線３３ａの曲げ加工を一度に行うことができる。このため、４本の導体素線３３ａに対しそれぞれ曲げ加工を行い、それらを並列接続して固定子巻線３２を形成する場合に比べて、曲げ加工の精度を高めることができる。この結果、４本の導体素線３３ａの溶接側端面を揃えることができるので、接合品質を向上することが可能となる。また、４本の導体素線３３ａの対（すなわち８本）をばらばらの状態で接合するのに比べて、溶接端面の位置合わせが容易となるので、溶接工数も低減することができる。
【００５２】
本実施形態では、積層された４本の導体素線３３ａのうち、中央の２本の導体素線３３ａ間にはＰＰＳ樹脂中間層３３ｅが設けられている。導体素線３３ａの積層本数が多くなると、曲げ加工時における積層中央部付近の導体素線３３ａ間のストレスが大きくなる。そして、曲げ加工時に導体素線３３ａのエナメル外層３３ｂ同士が擦れ合うことにより、エナメル外層３３ｂに亀裂や剥離が生じる場合がある。この点、導体素線３３ａの間にＰＰＳ樹脂中間層３３ｅを設けることにより、エナメル外層３３ｂ同士が擦れ合うことによる亀裂や剥離を抑制することが可能となる。
【００５３】
本実施形態では、エナメル外層３３ｂにより絶縁された複数の導体素線３３ａが積層されてセグメント３３が形成されている。これにより、表皮効果によるコイル抵抗の増大を抑制することが可能となる。
【００５４】
本実施形態では、内径側の２本及び外径側の２本の導体素線３３ａ同士がそれぞれ面接触して積層されている。これにより、導体素線３３ａ間の隙間を小さくでき、スロット内における導体占積率を向上させることが可能となる。
【００５５】
本実施形態では、固定子巻線３２は略Ｕ字状のセグメント３３をスロット３５内に挿入した後、それらの端部を接合して形成されている。固定子巻線３２を形成する電気導体をセグメント状とすることで、セグメント３３をスロット３５内に配置することが容易となる。これにより、固定子巻線３２の製造が容易となる。また、セグメント３３は断面が略矩形状であり、スロット３５の形状に沿ったものとなっている。これにより、スロット３５内における導体占積率を高めることが容易となる。
【００５６】
また、本実施形態の構成を採用することで、振動等が頻繁に生じ得る車両搭載時においても絶縁破壊を効果的に抑止することが可能となる。また、本実施形態のように、スロット内における電気導体の高占積率化を実現することで、車両駆動用としても適した高出力のＭＧ１０を実現することが可能となる。
【００５７】
［第２実施形態］
次に本発明を具体化した第２の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図８は第２実施形態における大セグメント３４１の断面図を示しており、図９は固定子の部分的な断面図である。本実施形態では、基本セグメント３４を構成する導体素線３４ａの積層方向及び積層本数が第１実施形態と異なるが他の構成は第１実施形態と同様である。第１実施形態と同一の構成については、第１実施形態と同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５８】
図８に示すように、基本セグメント３４を構成する大セグメント３４１は、断面略長方形状の銅製の導体素線３４ａを２本含んで構成されている。各導体素線３４ａはその外周部にエナメル外層３４ｂを有している。２本の導体素線３４ａは略長方形断面の長辺同士が対向する向きに積層されており、２本の導体素線３４ａ同士はそれぞれ面接触している。そして、それらの外周にＰＰＳ樹脂外層３４ｃを設けて一体化されている。エナメル外層３４ｂとＰＰＳ樹脂外層３４ｃとで絶縁外層３４ｄが形成されている。図９に示すように、２本の導体素線３４ａの積層方向はスロット３５内における配置状態の周方向である。なお、小セグメント３４２についても、同様の構成となっている。
【００５９】
本実施形態では、スロット３５内における配置状態の周方向に導体素線３４ａが積層されている。すなわち、折り曲げ工程におけるセグメント３４の折り曲げ方向に積層されている。そのため、１本の導体素線３４ａで同じ太さのセグメント３４を形成した場合に比べて周方向の剛性を低下させることができ、周方向への折り曲げを小さな力で行うことができる。この結果、折り曲げ工程においてセグメント３４がスロット３５の軸方向の開口縁部に当たった場合に、セグメント３４に設けられた絶縁外層３４ｄの損傷を抑制することができる。
【００６０】
［他の実施形態］
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。
【００６１】
上記第１実施形態では、導体素線３３ａを４本積層してセグメント３３を形成した。また、上記第２実施形態では、導体素線３４ａを２本積層してセグメント３４を形成した。しかし、セグメント３３，３４を構成する導体素線３３ａ，３４ａの積層本数は上記に限られるものではなく、電流仕様等により適宜変更可能である。
【００６２】
上記各実施形態では、導体素線３３ａ，３４ａの積層方向は、セグメント３３，３４のスロット３５内における配置状態の径方向又は周方向に１列に配置した。しかし、導体素線３３ａ，３４ａの積層は１列に限られるものではなく、複数列に積層するようにしてもよい。すなわち、セグメント３３，３４のスロット３５内における配置状態の径方向及び周方向に導体素線３３ａ，３４ａを積層するようにしてもよい。
【００６３】
上記第１実施形態では、セグメント３３にＰＰＳ樹脂中間層３３ｅを設けた。しかし、導体素線３３ａの材質や太さ等の条件により曲げ加工に支障がなければ、ＰＰＳ樹脂中間層３３ｅを設けず、全ての導体素線３３ａ同士を面接触させる構成としてもよい。
【００６４】
上記各実施形態では、一つのスロット３５内には４本のセグメント３３，３４が挿入された。しかし、一つのスロット３５内に挿入されるセグメント３３，３４の本数は、４本に限られず、要求される電流及び電圧の仕様等により変更することも可能である。
【００６５】
上記各実施形態では、セグメント３３，３４の絶縁外層３３ｄ，３４ｄは、エナメル外層３３ｂ，３４ｂとＰＰＳ樹脂外層３３ｃ，３４ｃとを合わせて約１１０μｍとした。しかし、耐部分放電性を含めた絶縁性を確保するとともに、スロット３５内の導体高占積率を維持するためには、絶縁外層３３ｄ，３４ｄの厚みを約１００〜１７０μｍとすればよい。
【００６６】
上記各実施形態では、回転子２０の磁極数に対応してスロット３５の数を７２個とした。しかし、スロット３５の数は７２個に限るものではなく、回転子２０の磁極数に対応して変更が可能である。
【００６７】
上記各実施形態では、エナメル外層３３ｂ，３４ｂの外周に設けられた押出被覆樹脂外層をＰＰＳ樹脂を用いて形成した。しかし、押出被覆樹脂外層としては押出加工が可能なものであればよく、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリメチルペンテン（ＰＭＰ）等を用いることも可能である。
【００６８】
上記各実施形態では、導体素線３３ａ，３４ａとして断面が略長方形状のものを用いた。しかし、導体素線３３ａ，３４ａの断面形状は略長方形状に限定されるものではなく、楕円状等の扁平形状でもよい。すなわち、導体素線３３ａ，３４ａを積層した場合に互いに面接触するとともに導体素線３３ａ，３４ａ同士の隙間を小さくできるものであればよい。このような形状の導体素線３３ａ，３４ａを用いても、スロット３５内において良好な導体占積率を実現できる。
【００６９】
上記各実施形態では、導体素線３３ａ，３４ａはスロット３５内のみならずスロット３５外においても略長方形断面とした。しかし、スロット３５外においては略長方形状断面である必要はない。すなわち、円形断面状の導体素線３３ａ，３４ａを用い、スロット３５内に挿入される部分のみを押圧等により略長方形等の扁平断面としてもよい。
【００７０】
上記各実施形態では、スロット３５内にはシート状のインシュレータを用いない構成としたが、これを用いる構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１実施形態のモータジェネレータの全体構造を示す断面図。
【図２】第１実施形態のモータジェネレータの回路図。
【図３】第１実施形態の固定子巻線を構成するセグメントの模式的形状を示す斜視図。
【図４】第１実施形態のセグメントの断面図。
【図５】第１実施形態の固定子の部分的な模式断面図。
【図６】第１実施形態の固定子鉄心に対するセグメントの挿入工程を示す斜視図。
【図７】第１実施形態の固定子の部分的な斜視図。
【図８】第２実施形態のセグメントの断面図。
【図９】第２実施形態の固定子の部分的な断面図。
【符号の説明】
【００７２】
１０…モータジェネレータ（ＭＧ）、１１…ハウジング、１２，１３…軸受、２０…回転子、２１…回転軸、２２…回転子鉄心、２３…永久磁石、３０…固定子、３１…固定子鉄心、３２…固定子巻線、３３…セグメント、３３ａ…導体素線、３３ｂ…エナメル外層、３３ｃ…ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂外層、３３ｄ…絶縁外層、３３ｅ…ＰＰＳ樹脂中間層、３３１…大セグメント、３３２…小セグメント、３５…スロット。
【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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