(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンドコイル側に導出されるとともに円周方向に敷設された各相のリードコイルを接合してＹ結線を構成し、電機子コイルの中性点接続をなす回転電機の固定子であって、
前記リードコイルの立ち上げ根元部は前記リードコイルの敷設高さより下方に窪んでいる回転電機の固定子。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
中間に位置する相間の前記リードコイルに向かって他の前記リードコイルが敷設され、中性点で前記リードコイルがまとめられている回転電機の固定子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転電機の固定子であって、
前記リードコイルの断面形状は平角形状である回転電機の固定子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回転電機の固定子であって、
前記リードコイルの立ち上げ根元部は予め前記敷設高さより下方に窪ませてある回転電機の固定子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回転電機の固定子であって、
前記リードコイルは前記エンドコイルの上面に敷設されている回転電機の固定子。
【請求項６】
請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
前記リードコイルは、前記固定子のスロットに挿入される挿入部と、前記挿入部から前記スロットの外側に傾斜して伸びる傾斜部と、前記傾斜部に連続して前記コイルエンド部の上面に周方向に配置されるリード部と、前記リード部に連続して前記リード部の敷設面より下方に屈曲した凹部と、前記凹部に連続して前記中性点に伸びる立ち上げ部と、を有する回転電機の固定子。
【請求項７】
請求項６に記載の回転電機の固定子を製造する製造方法であって、
前記リード部を保持しながら、前記挿入部，前記傾斜部，前記凹部、及び前記立ち上げ部にそれぞれ対応する曲げゴマを押し当てる平面成形工程と、
前記平面成形工程で成形したリードコイルを立体的に成形する立体成形工程と、を有する回転電機の固定子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機の固定子、例えば三相交流発電機の固定子は、固定子鉄心のスロットに一対の端部と、Ｕ字状のコイルエンドを有するセグメント導体を、各相毎に所定のコイル数になるように装填し、一対の端部側を接続して固定子コイルを構成して、三相のコイル接続が、中性点を有するＹ結線となるように接続している。
【０００３】
中性点の接続に当たっては、セグメント導体以外に、Ｕ字状のコイルエンド部の上面周方向に敷設される２本のリードコイル（Ｕ相とＷ相）と、軸方向に引き出された１本のリードコイル（Ｖ相）が使用され、スロットに装填する端部とは逆方向の端部で３本のリードコイルが接続される。
【０００４】
コイルエンド部の上面に周方向に敷設される２本のリードコイルは、中性点接続部で折り曲げた形状に加工されており、その形状は、軸方向に引き出された１本のコイルに対して、平行にならないようにしてある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０３７３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術においてＵ相とＷ相のリードコイルは、コイルエンド部の上面に敷設される部分と、接続端部を折り曲げた部分で構成され、折り曲げた部分でＶ相のリードコイルを挟んで接合されて中性点となっている。
【０００７】
ところで、固定子の軸方向高さは、交流発電機の大きさに直接影響するので、接合部までの高さを低い位置にするため、Ｕ相とＷ相のリードコイルの折り曲げ部は極力短くする必要がある。
【０００８】
中性点の接合では、３本のコイル端部を接触させて溶接するが、Ｕ相とＷ相のリードコイルの折り曲げ部を短くしているので、僅かな周方向の引張り荷重によって接触状態に不良が生じ、接合が不完全になり接合強度が不足する問題である。
【０００９】
本発明は、コイルエンド部の上面に周方向に敷設されるリードコイルに引張り荷重が作用しても、接続部に作用する力を抑制することにより、接続部の強度を向上させた回転電機の固定子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、エンドコイル側に導出されるとともに円周方向に敷設された各相のリードコイルを接合してＹ結線を構成し、電機子コイルの中性点接続をなす回転電機の固定子であって、リードコイルの立ち上げ根元部はリードコイルの敷設高さより下方に窪んでいる回転電機の固定子である。
【００１１】
本発明の好ましくは、中間に位置する相間のリードコイルに向かって他のリードコイルが敷設されてまとめることで達成される。
【００１２】
本発明の好ましくは、リードコイルの断面形状は平角形状にすることで達成される。
【００１３】
本発明の好ましくは、リードコイルの立ち上げ根元部は予め敷設高さより下方に窪ませることで達成される。
【００１４】
本発明の好ましくは、リードコイルはエンドコイルの上面に敷設することで達成される。
【００１５】
また本発明は、上記の固定子を製造する製造方法であって、リード部を保持しながら、挿入部，傾斜部，凹部、及び立ち上げ部にそれぞれ対応する曲げゴマを押し当てる平面成形工程と、平面成形工程で成形したリードコイルを立体的に成形する立体成形工程と、を有する回転電機の固定子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、回転電機の接続部の強度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良な形態を具体的な実施例によって詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の三相交流発電機のステータを示す図であり、環状のステータコア１の内周部に形成されたスロット２には、一対の端部とＵ字状のコイルエンドを有するセグメントコイルがコアの軸方向から全周に渡って装填されて、外周側コイル３Ａ，内周側コイル３Ｂが形成されている。装填されたセグメントコイルは、反挿入側において端部が接続され、波巻コイルを形成している。
【００１９】
図２はコイルの接続図であり、Ｙ結線されたコイルが２組形成される構成になっている。なお、図１と同一部分は同一符号で示している。
【００２０】
内周側コイル列３Ｂには一方のＹ結線の中性点接続が成されている。
【００２１】
スロット２から立ち上げたＵ１相の立ち上げコイル９Ａを真中に、Ｖ字状のコイルエンド上に敷設され、周方向の左右からリード部４Ａ，４Ｂを有するＶ１相とＷ１相のリードコイル５Ａ，５Ｂが配置され、３本のコイル端部をまとめて接合して中性点をなす接続点７Ａとしている。
【００２２】
外周側コイル列３Ａには、他方のＹ結線の中性点接続が成されている。
【００２３】
スロット２から立ち上げたＵ２相の立ち上げコイル９Ｂを真中に、Ｖ字状のコイルエンド上に敷設され、周方向の左右からリード部４Ｃ，４Ｄを有するＶ２相とＷ２相のリードコイル５Ｃ，５Ｄが配置され、３本のコイル端部をまとめて接合して中性点をなす接続点７Ｂとしている。
【００２４】
なお、図２に示すように、Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１及びＵ２，Ｖ２，Ｗ２の各相の構成は、それぞれ２つのコイルが直列接続されるが、その端部が、Ｕ１相では６Ｂ，８Ｂ、Ｖ１相では６Ａ，８Ａ、Ｗ１相では６Ｅ，８Ｅ、Ｕ２相では６Ｄ，８Ｄ、Ｖ２相では６Ｆ，８Ｆ、Ｗ２相では６Ｃ，８Ｃである。
【００２５】
図１に示したように中性点を接続するリードコイルは、５Ａ，５Ｂ，５Ｄ，５Ｃの４種類があり、図３は、外周側コイル列３Ａに使用するリードコイル５Ｄの側面図である。
【００２６】
リードコイル５Ｄは、スロット２に挿入される挿入部１１Ｄ，スロット２から出た傾斜部１０Ｄ，コイルエンド部の上面に周方向に敷設されるリード部４Ｄ，リード部４Ｄの敷設面より下方に屈曲した凹部１３Ｄ，凹部１３Ｄから中性点の接続をする立ち上げ部１２Ｄから形成されており、挿入部１１Ｄと立ち上げ部１２Ｄの端部は、接合のためにコイルの被覆が削除されている。
【００２７】
図４は、リードコイル５Ｄ以外のリードコイル５Ａ，５Ｂ，５Ｃの側面図であり、挿入部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ、傾斜部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ、リード部４Ａ，４Ｂ，４Ｃ、立ち上げ部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが形成されている。
【００２８】
図５は、ステータコア１に装填されたＵ２相の立ち上げコイル９Ｂと、Ｗ２相とＶ２相のリードコイル５Ｃと５Ｄの接続を示している。
【００２９】
立ち上げコイル９Ｂは、スロット２から直線で接続点７Ｂに延びている。
【００３０】
リードコイル５Ｃと５Ｄは、セグメントコイルのＵ字状のコイルエンド面１５に敷設されるリード部４Ｃ，４Ｄから下方に凹部１３Ｃ，１３Ｄがあり、この凹部１３Ｃ，１３Ｄは、コイルエンド面１５の下方に埋設され、凹部の下端から角度θを有して、立ち上げ部１２Ｃ，１２Ｄが接続点７Ｂに延びている。
【００３１】
接続点７Ｂでは、立ち上げコイル９Ｂの端部を真中にして、周方向の左右に配置したリードコイル５Ｃと５Ｄの立ち上げ部１２Ｃ，１２Ｄの端部が、周方向に並んで配置されるようになっている。
【００３２】
内周側及び外周側のセグメントコイル３Ａ，３Ｂ、リードコイル５Ｃ，５Ｄ、立ち上げコイル９Ｂをステータコア１のスロット２に装填した後、３本の端部を接触させて、接続点７Ｂにおいて溶接等により接合する。
【００３３】
ところで、接合作業を行う前は、立ち上げコイル９Ｂ，リードコイル５Ｃと５Ｄの立ち上げ部１２Ｃ，１２Ｄの３本の端部を接触させた状態で保持されている。
【００３４】
この状態で固定子に曲げ加重や振動による引張り荷重Ｆやリードコイル５Ｃ，５Ｄに直接引張り荷重Ｆが作用した場合、凹部１３Ｃ，１３Ｄの緩衝効果により接続点７Ｂに作用する力が抑制される。
【００３５】
そのため、接続点７Ｂにおいて、接触している３本の端部の接触を保つことができるので、溶接等による接合を確実にできるので、接合部の強度が向上する。
【００３６】
このことは、接合後に引張り荷重Ｆが作用した場合でも十分な強度があるので、接続不良を低減できる効果がある。
【００３７】
また、３本の端部の接触を保つことにより、端部を接着剤や糸縛り等の拘束手段により固定する必要がないので、接合工程での作業を簡素化できる効果がある。
【００３８】
さらに、凹部の下端から立ち上げる立ち上げ部１２Ｃ，１２Ｄの角度θを、コイルエンド面１５の下方に埋設する制限内で小さくすることにより、３本の端部の接触面積を大きくできるので、接合強度を向上することができる。
【００３９】
また、リード部４Ｃ，４Ｄを有するリードコイル５Ｃ，５Ｄの凹部１３Ｃ，１３Ｄの円周方向長さは、リード部４Ｃ，４Ｄが敷設されている範囲内であれば特に制限されない。そのため、リード部４Ｃ，４Ｄの敷設区間において、凹部１３Ｃ，１３Ｄを長めにすることで、固定子に振動が与えられた場合でも、リード部４Ｃ，４Ｄの振れ幅を少なくすることができ、接合部の疲労強度を向上できる。
【００４０】
さらに、接続点７Ｂから凹部１３Ｃ，１３Ｄの下端部までの距離を、接合強度に影響のない範囲で短くすることにより、接続点７Ｂの高さをセグメントコイル群３Ａ，３Ｂのコイルエンドより低くすることができ、固定子の軸方向高さが低くなり、小型化できる効果がある。
【００４１】
ところで、図３及び図４のリード部４Ａ〜４Ｄを有する４種類のリードコイル５Ａ〜５Ｄは、ステータコア１に装填する前段階で、エンドコイル側のリードコイル５Ａ〜５Ｄの立ち上げ部１２Ａ〜１２Ｄの端部を接続する工程で必要となる形状まであらかじめ成形する。
【００４２】
従来の工程では、立ち上げ部と同じ形状のコイルを自動成形機により製作した後、他のセグメントコイルと一緒にステータコア１に装填する。次に立ち上げコイル９Ａ，９Ｂを接合した後、手作業によりリードコイル５Ａ〜５Ｄのリード部４Ａ〜４Ｄをセグメントコイルのエンド部上に這い廻し、所定の形状とした後に、リードコイル５Ａ〜５Ｄの立ち上げ部１２Ａ〜１２Ｄの端部を接合して一連の工程が完了としていた。
【００４３】
一方、本実施例では、ステータコア１に装填するセグメントコイル，リードコイルを製作する際に、リードコイル５Ａ〜５Ｄのリード部４Ａ〜４Ｄをセグメントコイルのエンド部上に敷設して、所定の形状とした状態まであらかじめ成形する。
【００４４】
セグメントコイル，リードコイル（コイル）のステータコア１への組付け、および立ち上げコイル９Ａ，９Ｂの溶接工程は変わらないが、次工程のリードコイル５Ａ〜５Ｄのリード部４Ａ〜４Ｄをセグメントコイルのエンド部上（エンドコイル上）に敷設する工程を削減できる効果がある。
【００４５】
また、成形型を用いてリード部４Ａ〜４Ｄを有するリードコイル５Ａ〜５Ｄを連続製作することで、コイルの寸法精度が向上する。そのため、図１の中性点の接続部の接合点において、３種類のコイルを集結させて接合する際に、各コイルを容易に集結・整列できるため接合品質を向上できる。
【００４６】
ところで、セグメントコイル３Ａ，３Ｂや、リードコイル５Ａ〜５Ｄに使用する導体の断面形状については特に限定していないが、平角断面形状にすることにより、断面積を大きくでき、回転電機の出力を向上することできる。
【００４７】
さらに、平角断面形状にすると、中性点の接続部７Ａ，７Ｂにおいて、リードコイル５Ａ〜５Ｄと立ち上げコイル９Ａ，９Ｂとの接触面積が大きくできるので、溶接等による接合強度を向上することができる。
【００４８】
図６，図７は、リードコイル５Ａ〜５Ｄを成形する方法を示す図である。
【００４９】
成形工程は図６に示す平面成形工程と、図７に示す立体成形工程の計２工程からなる。
【００５０】
図６の平面成形工程において、最初に直線形状の素線３８を、成形型３０に設けた素線受け部４１に載置する。素線は原位置ストッパ３９と押さえストッパ４０により定位置にセットされたのち素線クランプ３２により成形型３０に押し付けられて保持される。その状態で屈曲成形コマ３３が成形型３０に設けた屈曲部成形面３１に素線が当接するまで押付けて保持する。その後コイル先端曲げコマ３４が支点３４Ａを中心にコイル先端を曲げ成形する。さらに回転プレート３７が支点３７Ａを中心に成形型３０に当接するまで素線を成形し、最後に回転プレート３７上の端末側曲げコマ３５が３５Ａを支点に回転し素線の端末を成形して平面成形工程は完了となる。
【００５１】
この平面成形では、リードコイルの立ち上げ部とスロット挿入部の両側を同時成形できる。また、屈曲成形コマにより、素線を屈曲部成形面に押付けたまま成形することで、他の成形ユニットを用いることなく、複雑な屈曲部をコア装填側端末と同時に成形できる。
【００５２】
その後の工程である図７の立体成形工程において、最初にコイル受け４５上に平面成形済みのコイルを載置する。次に上型４３が下降する。このとき先にコイルクランプと上型がコイルを挟み込んで保持する。さらに上型が下降するとコイルクランプ内に内蔵されたスプリング４４が縮み、コイルの成形下型４１に当接するまで上型４３が下降，立体成形が完了する。この成形方法では、段差付け面３１及び上型４３，下型４１の寸法を変えることで容易にリード部を有するコイルの三次元形状を変更することが出来る。
【００５３】
また、この成形方法を自動化することで、従来の手作業による工程と比較して、リードコイルの寸法精度を向上させ、かつ大量生産が可能となるため、コイルの接合品質が向上し、高品質な回転電機の大量生産に繋がる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施例をなす三相交流発電機のステータを示す図。
【図２】図１のステータコイルの結線図。
【図３】図１のリードコイルの側面図。
【図４】図１の他のリードコイルの側面図。
【図５】図１の立ち上げコイルとリードコイルの接続図。
【図６】図１のリードコイルの平面成形方法を示す図。
【図７】図１のリードコイルの立体成形方法を示す図。
【符号の説明】
【００５５】
４Ｃ，４Ｄ  リードコイルのリード部
５Ｃ，５Ｄ  リード（部を有する）コイル
７Ｂ  接続点
１３Ｃ，１３Ｄ  リードコイルの凹部
【図１】
0004972570.tif 000002
【図２】
0004972570.tif 000003
【図３】
0004972570.tif 000004
【図４】
0004972570.tif 000005
【図５】
0004972570.tif 000006
【図６】
0004972570.tif 000007
【図７】
0004972570.tif 000008