JP2003189520A - 回転電機のステータおよびその製造方法 - Google Patents

回転電機のステータおよびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】信頼性に優れるＵ字導体順次接合型ステータコ
イルを用いた回転電機の製造工程の簡素化及び高出力化
を実現可能な回転電機のステータおよびそ製造方法を提
供すること。 【解決手段】 スロット３５からでたＵ字導体３３の一
対の端部のうち、一方の端部３３１ｆは周方向へ曲げず
に直線状とし、他方の端部は、１磁極ピッチ周方向へ曲
げてその先端を、端部３３１ｆの先端に接合する。これ
により、従来知られているＵ字導体順次接合型ステータ
コイルの製造が容易となる他、種々の作用効果を教授す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機のステー
タおよびその製造方法に関し、詳しくは、Ｕ字導体順次
接合型ステータコイルを装備する車両用回転電機のステ
ータおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ステータコアのスロットに挿通さ
れた多数のセグメント導体を順次接合して形成されたセ
グメント導体順次接合型ステータコイルが提案されてい
る。
【０００３】たとえば、本出願人が所有する特許第３１
９６７３８号は、略Ｕ字形状を有するセグメント導体で
あるＵ字導体を順次接合して形成されたＵ字導体順次接
合型ステータコイルの製造について開示している。
【０００４】更に説明すると、このＵ字導体順次接合型
ステータコイルは、Ｕ字導体の一対の脚部を回転子の磁
極ピッチだけ互いに離れた一対のスロットに個別に挿通
し、各Ｕ字導体の脚部先端を順次接合して形成されてい
る。また、上記公報は、ステータコアの端面から軸方向
へ突出し、最終的に接合されるＵ字導体の２つの脚部の
うちステータコアのスロットから突出する部分である端
部を周方向に捻り整形する整形部と、軸方向に駆動する
軸方向駆動部とを有する量産性に優れたステータ製造技
術を提案している。すなわち、Ｕ字導体順次接合型ステ
ータコイルの製造工程は、Ｕ字導体をスロットに挿通す
る工程と、Ｕ字導体の二つの端部を周方向に捻り整形す
る工程と、各Ｕ字導体の先端の接合部を接合する工程と
を含んでいる。
【０００５】また、特開２００１ー３７１３１号は、略
Ｌ字形状を有するセグメント導体であるＬ字導体をステ
ータコアの両側からスロットに挿通し、各Ｌ字導体の両
端をステータコアの両側それぞれで順次接合して形成さ
れたＬ字導体順次接合型ステータコイルを開示してい
る。このＬ字導体順次接合型ステータコイルの製造工程
は、Ｌ字導体をスロットに挿通する工程と、各Ｕ字導体
の両端の接合部を接合する工程とを含んでいる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｕ
字導体順次接合型ステータコイル技術では、捻り整形工
程が複雑であるためその簡素化、高速化を要求されてい
る。また、体格増大を招くことなしに更なる大出力化が
要求されている。
【０００７】これに対して、上記Ｌ字導体順次接合型ス
テータコイル技術では、Ｕ字導体順次接合型ステータコ
イルで必須であった複雑な捻り整形工程（セグメント導
体の端部を周方向へ磁極ピッチ曲げていわゆるコイルエ
ンドの渡り線部分とする工程）を必要としない利点を有
しており、製造工程の短縮、簡素化に有利である可能性
がある。
【０００８】しかしながら、上記Ｌ字導体順次接合型ス
テータコイルの製造においては、１本のセグメント導体
は１つのスロット導体部（セグメント導体のうちスロッ
トに収容されている部分）しかもたないので、Ｕ字導体
順次接合型ステータコイルの製造に比較して２倍の接合
箇所を必要とし、接合不良の発生確率が倍増するという
不安があった。
【０００９】また、これらの接合箇所は、接合処理後、
ステータコイルの電気絶縁性の向上のために絶縁処理を
する必要があるが、絶縁処理箇所も当然２倍となるた
め、絶縁不良の発生確率が倍増するという不安があっ
た。
【００１０】また、上記Ｌ字導体順次接合型ステータコ
イルの製造においては、Ｌ字導体がステータコアの両側
から挿通され、しかも動きやすいため、接合される一対
のＬ字導体は治具によりしっかりと保持する必要がある
が、Ｌ字導体は、先端の接合部以外は、樹脂皮膜により
被覆されており、この治具がこの樹脂皮膜を傷つけやす
いという解決が容易でない問題を内包していた。
【００１１】さらに、上記Ｌ字導体順次接合型ステータ
コイルの製造においては、セグメント導体のスロット挿
通工程、接合工程、上記接合部絶縁処理工程を、それぞ
れステータコアの両側において実施する必要があり、製
造装置が複雑となるという問題もあった。
【００１２】結局、Ｌ字導体順次接合型ステータコイル
は、捻り整形工程を省略できるものの、溶接作業とその
後の絶縁処理作業の負担が倍増し、導通信頼性及び絶縁
信頼性が低下する危険が相対的に大きいという欠点があ
った。
【００１３】本発明は、上記のごとき従来技術の問題点
に鑑みなされたものであり、Ｌ字導体順次接合型ステー
タコイルに比べて信頼性に優れるＵ字導体順次接合型ス
テータコイルを用いた回転電機の製造工程の簡素化及び
高出力化を実現可能な回転電機のステータおよびそ製造
方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】第一発明の回転電機のス
テータは、周方向に所定数のスロットを有するステータ
コアと、略Ｕ字形状の曲部と前記曲部の両端からそれぞ
れ直線状に伸びる一対の脚部とを有し、前記一対の脚部
が一対の前記スロットに軸方向一側から個別に挿通され
ている所定数のＵ字導体により構成されるステータコイ
ルとを有し、前記各Ｕ字導体の前記両脚部は、前記スロ
ットに収容されるスロット導体部と、前記スロット導体
部から前記スロットの軸方向他側へ突出して周方向およ
び軸方向へ伸び先端が順次接合された端部とを有し、前
記各Ｕ字導体の前記端部は、前記ステータコイルの一方
のコイルエンドを構成し、前記各Ｕ字導体の前記曲部
は、前記ステータコイルの他方のコイルエンドを構成
し、前記スロットは、径方向に複数層に並べられた複数
の前記スロット導体部を収容する回転電機のステータに
おいて、前記各Ｕ字導体の前記両端部の一方は、軸方向
へ伸びる直線形状とされ、前記各Ｕ字導体の他方は、周
方向へ所定角度曲げられていることを特徴としている。
【００１５】また、この第一発明の回転電機のステータ
の製造に好適な第三発明の回転電機のステータの製造方
法は、多数のＵ字導体をステータコアのスロットに前記
スロット内にて径方向に複数の層を構成するように挿入
してそれらの端部を前記ステータコアの端面から軸方向
へ突出させる工程と、前記ステータコアの端面から突出
した前記Ｕ字導体の前記端部を周方向に所定角度だけ捻
り整形し、前記Ｕ字導体の前記端部の先端を所定のペア
ごとに接合してコイルエンド部を形成させるステータの
製造方法において、前記各層に属する前記Ｕ字導体のう
ち所定の前記層に属する前記Ｕ字導体のみを周方向に捻
り整形し、残りの前記層に属する前記Ｕ字導体は捻り整
形しないことを特徴としている。
【００１６】すなわち、この第一、第三発明によれば、
Ｕ字導体順次接合型ステータコイルの捻り整形は、Ｕ字
導体の一方の脚部の端部に対してだけ行えばよいので、
複雑な捻り整形のための装置の構造、工程を大幅に簡素
化することができ、捻り整形箇所の数を半減することが
できるので、製造不良確率を低減し、製造コストを低減
することができる。
【００１７】また、Ｌ字導体を用いる必要がないので、
上記したＬ字導体順次接合型ステータコイル特有の問題
を解決する必要がなく、製品の信頼性を向上することが
できる。
【００１８】更に、本発明によれば、ステータコイルの
コイルエンドの放熱性向上により回転電機の体格を増大
することなく、高出力化を実現することができる。この
点について、以下に更に詳しく説明する。
【００１９】高温環境下で運転される車両用交流発電機
において、出力は回転電機の内部温度限界によって制限
されると言って過言ではないが、回転電機の内部温度が
最高となるのは、大電流が流れるステータコイルであ
り、特に最も過酷な条件となるのは、冷却空気流に直接
接触できないそのスロット内に収容される部分（スロッ
ト導体部）である。このスロット導体部の放熱の多く
は、スロット導体部を通じてステータコア両側のコイル
エンドに固体伝熱され、コイルエンドから冷却空気流に
放熱される。したがって、高出力化を図るには、コイル
エンドの被冷却能力を向上させるのが最も現実的であ
る。セグメント導体順次接合型ステータコイルのコイル
エンドは従来の連続線巻装式ステータコイルのコイルエ
ンドに比較して格段に冷却風の流れ性が良いので、更に
コイルエンドの被冷却能力を向上するには、コイルエン
ドの表面積を増大するのが簡単で効果的である。しか
し、従来のＵ字導体順次接合型ステータコイルのコイル
エンドの表面積を増大するためには、コイルエンドの軸
方向長さを増大しなければならない。しかし、これは、
回転電機の体格を増大を意味し、ハウジングなどの重量
増大も招き、回転電機の体格を増大せずに高出力化を図
るという目的を達成することに反する。
【００２０】そこで、上記第一発明、第三発明では、ス
ロットからでたＵ字導体の一対の端部の一方のみを周方
向へ捻ることにより、コイルエンドとなるＵ字導体の端
部の総延長距離を延ばし、これによりコイルエンドの表
面積を増大させてその被冷却能力を向上させる。このよ
うにすれば、ステータコイルの被冷却能力が向上した分
だけその電流密度を向上させて、出力増大を図ることが
可能となる。なお、電流密度を増大しない場合には、ス
テータコイルの温度低下を実現してその信頼性を更に向
上することができる。
【００２１】上記したＵ字導体の捻り角度変更によるコ
イルエンドとしてのＵ字導体の端部の総長の増大につい
て、図１１、図１２を参照して更に具体的に説明する。
【００２２】図１１は、Ｕ字導体のスロットからでた端
部ａ、ｂを接合部ｊで接合した場合を示し、端部ａ、ｂ
は、周方向に対して４５度の角度で捻り整形されている
ものとする。図１２は、Ｕ字導体のスロットからでた端
部ｃ、ｄを接合部ｊで接合した場合を示し、端部ｃは、
周方向に対して３０度の角度で捻り整形され、端部ｄは
捻り整形されていないものとする。両者の軸方向長さは
等しく１Ｌである。このようにすれば、図１１における
一対の端部の合計長さは約２．６となり、図１２におけ
る一対の端部の合計長さは約３となり、図１２のＵ字導
体は図１１のそれに対してコイルエンドの軸方向長を増
加することなく、表面積を１０％以上、増大することが
できることがわかる。
【００２３】結局、上記発明によれば、製造工程を簡素
化するとともに信頼性を低下することなく高出力化を実
現することができる。また、捻り整形する側の端部の長
さが大きくなるので、電気導体の曲げ部に作用するモ−
メント荷重を低減して捻り整形装置の能力を下げること
ができ、設備コストを低減することもできる。
【００２４】第二発明の回転電機のステータは、周方向
に所定数のスロットを有するステータコアと、略Ｕ字形
状の曲部と前記曲部の両端からそれぞれ直線状に伸びる
一対の脚部とを有し、前記一対の脚部が一対の前記スロ
ットに軸方向一側から個別に挿通されている所定数のＵ
字導体により構成されるステータコイルとを有し、前記
各Ｕ字導体の前記両脚部は、前記スロットに収容される
スロット導体部と、前記スロット導体部から前記スロッ
トの軸方向他側へ突出して周方向および軸方向へ伸び先
端が順次接合された端部とを有し、前記各Ｕ字導体の前
記端部は、前記ステータコイルの一方のコイルエンドを
構成し、前記各Ｕ字導体の前記曲部は、前記ステータコ
イルの他方のコイルエンドを構成し、前記スロットは、
径方向に複数層に並べられた複数の前記スロット導体部
を収容する回転電機のステータにおいて、前記各Ｕ字導
体の前記両端部の一方は他方より５０％以上大きく曲げ
られていることを特徴としている。
【００２５】第四発明のステータの製造方法は、多数の
Ｕ字導体をステータコアのスロットに前記スロット内に
て径方向に複数の層を構成するように挿入してそれらの
端部を前記ステータコアの端面から軸方向へ突出させる
工程と、前記ステータコアの端面から突出した前記Ｕ字
導体の前記端部を周方向に所定角度だけ捻り整形し、前
記Ｕ字導体の前記端部の先端を所定のペアごとに接合し
てコイルエンド部を形成させるステータの製造方法にお
いて、前記各層に属する前記Ｕ字導体のうち所定の前記
層に属する前記Ｕ字導体の前記端部を、残りの前記層に
属する前記Ｕ字導体の前記端部よりも５０％以上大きく
捻り整形することを特徴としている。
【００２６】すなわち、この第二、第四発明によれば、
Ｕ字導体順次接合型ステータコイルの捻り整形は、Ｕ字
導体の一方の脚部の端部の捻り整形量（周方向角度）
を、他方の端部のそれに対して大幅に（５０％以上）大
きくしたものである。
【００２７】このようにすれば、上記したと同じ理由に
より、Ｕ字導体順次接合型ステータコイルにおいて、コ
イルエンドの軸方向長を増加することなくその被冷却能
力をこうじょうすることができるので、回転電機の出力
向上を実現することができる。
【００２８】また、Ｌ字導体を用いる必要がないので、
上記したＬ字導体順次接合型ステータコイル特有の問題
を解決する必要がなく、製品の信頼性を向上することが
できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態である車
両用交流発電機のステータとその製造について図面を参
照して説明する。図１はこの実施形態の車両用交流発電
機の縦断面図、図２はステータコイルの一部をなすＵ字
導体の斜視図、図３はスロット内におけるＵ字導体の収
容状態を示す断面図である。 （全体構成）図１において、車両用交流発電機１は、ロ
ータ２、ステータ３、ハウジング４、レクチファイア
５、出力端子６、回転軸７、ブラシ８、スリップリング
９を有している。ステータ３は、ステータコイル３１
と、ハウジング４の周壁内周面に固定されたステータコ
ア３２とを有し、ステータコイル３１はステータコア３
２の各スロットに巻装されている。ロータ３は、ハウジ
ング４に回転自在に支持された回転軸７に固定されたラ
ンデル型のロータコア７１と、ロータコア７１に巻装さ
れた界磁コイル７２とを有し、ステータ３の径内側に配
置されている。ステータコイル３１は三相電機子巻線で
あって、その三つの交流出力端から出力される三相交流
電圧は、三相全波整流回路を構成するレクチファイア５
で整流されて出力端子６から出力される。界磁コイル７
２は、ブラシ８およびスリップリング９を通じて給電さ
れた界磁電流により磁化されて界磁磁界を発生する。界
磁電流は、図示しないレギュレータにより調整されて発
電電圧が所定レベルに制御される。この種の車両用交流
発電機の構造、動作はオルタネータとしてもはや周知で
あるので、これ以上の説明は省略する。 （ステータコイル３１の説明）ステータコイル３１は、
図２に示す所定数のＵ字導体３３をステータコア３２の
一側からステータコア３２の各スロットに挿通して各Ｕ
字導体３３の端部をステータコア３２の他側に必要長さ
だけ突出させ、所定のＵ字導体３３の端部を周方向に所
定角度だけ捻り、各Ｕ字導体３３の端部先端（接合部）
を所定の組み合わせで溶接して構成されている。ステー
タコア３２は、ステータコイルを収容するために３６個
のスロットを周方向等間隔に有している。Ｕ字導体３３
は、溶接部分すなわち上記端部先端（接合部）を除いて
樹脂皮膜で被覆された長板Ｕ字形状を有している。この
種のＵ字導体順次接合型のステータコイル自体は、もは
や上記特許公報などにより公知となっている。
【００３０】Ｕ字導体３３の詳細を更に詳しく説明す
る。
【００３１】Ｕ字導体３３は、Ｕ字状の曲部と、この曲
部の両端から直線的に伸びてスロットに収容される一対
のスロット導体部と、両スロット導体部の先端からそれ
ぞれ伸びる一対の上記端部とからなる。これにより、ス
テータコイル３１は、ステータコア３２の一側に全体と
してリング状に存在する第一のコイルエンド部３１１
と、ステータコア３２の他側に全体としてリング状に存
在する第二のコイルエンド部３１２と、スロット内に存
在するスロット導体部とに区分される。したがって、コ
イルエンド部３１１、３１２の一方は各Ｕ字導体３３の
上記曲部により構成され、コイルエンド部３１１、３１
２の他方は各Ｕ字導体３３の上記端部により構成され
る。
【００３２】Ｕ字導体３３は、図２に示すように、大き
い大セグメント３３１と、小さい小セグメント３３２と
を有している。大セグメント３３１において、３３１
ａ、３３１ｂはスロット導体部、３３１ｃは曲部、３３
１ｆ、３３１ｇは端部である。端部３３１ｆ、３３１ｇ
の先端部３３１ｄ、３３１ｅは接合部分であるので端部
先端又は接合部と称する。３３１ａを内層側導体部と称
し、３３１ｂを外層側導体部と称する。小セグメント３
３２において、３３２ａ、３３２ｂはスロット導体部、
３３２ｃは曲部、３３２ｆ、３３２ｇは端部である。端
部３３２ｆ、３３２ｇの先端部３３２ｄ、３３２ｅは接
合部分であるので端部先端又は接合部と称する。３３２
ａを内層側導体部と称し、３３２ｂを外層側導体部と称
する。
【００３３】符号’は、図示しない大セグメント又は小
セグメントの符号’がない部分と同じ部分を示す。した
がって、互いに径方向に隣接する接合部３３１ｄと接合
部３３２ｄ’は溶接され、互いに径方向に隣接する接合
部３３２ｄと接合部３３１ｄ’は溶接され、互いに径方
向に隣接する接合部３３２ｅと接合部３３１ｅ’は溶接
されている。
【００３４】内層側導体部３３１ａ、３３２ａは、ロー
タコア７１の１磁極ピッチ離れた一対のスロットに個別
に収容され、外層側導体部３３１ｂ、３３２ｂもロータ
コア７１の所定磁極ピッチＴ（この実施例では１磁極ピ
ッチ）離れた一対のスロットに個別に収容される。小セ
グメント３３２の曲部３３２ｃは大セグメント３３１の
曲部３３１ｃに囲まれるようにして配置されている。
【００３５】スロットのＵ字導体配置状態を図３に示
す。
【００３６】内層側導体部３３１ａはステータコア３２
のスロット３５の径方向最内側に配置され、以下、径方
向外側へ順に、内層側導体部３３２ａ、外層側導体部３
３２ｂ’、外層側導体部３３１ｂ’の順に配置され、結
局、各スロットは４本のスロット導体部を４層１列に収
容する。図３において、内層側導体部３３１ａ’、内層
側導体部３３２ａ’は、外層側導体部３３２ｂ、外層側
導体部３３１ｂをもつ大セグメント３３１、小セグメン
ト３３２とは異なる大セグメント３３１、小セグメント
３３２に属している。
【００３７】大セグメント３３１と小セグメント３３２
とをスロット３５に挿通する状態を図４に示す。 （捻り成形加工方法１の説明）上記のようにスロットに
挿通されたＵ字導体３３の端部の第一の捻り成形加工方
法を以下に説明する。
【００３８】この実施例では、大セグメント３３１の外
層側導体部３３１ｂに連なる端部３３１ｇ（外層側端部
ともいう）は周方向一方側に捻られ、大セグメント３３
１の内層側導体部３３１ａに連なる端部３３１ｆ（内層
側端部ともいう）は周方向他方側に捻られている。小セ
グメント３３２の内層側導体部３３２ａに連なる端部３
３２ｆ（内層側端部ともいう）は周方向一方側に捻ら
れ、小セグメント３３２の外層側導体部３３２ｂに連な
る端部３３２ｇ（外層側端部ともいう）は周方向他方側
に捻られている。導体部３３１ｆと３３２ｆとの周方向
捻り量の合計は１磁極ピッチとされ、導体部３３１ｇと
３３２ｇとの周方向捻り量の合計は１磁極ピッチとされ
ている。
【００３９】この捻りの後、図２に示すように、径方向
内側から１層目と２層目の端部先端（接合部）が溶接さ
れ、径方向内側から３層目と４層目の端部先端（接合
部）が溶接されて、ステータコイル３１が完成される。
溶接には、ＴＩＧ溶接、ロー付け、抵抗溶接、電子ビー
ム溶接、レーザー溶接等が用いられる。
【００４０】上記し大セグメント３３１および小セグメ
ント３３２の捻り加工を図５、図６を参照して更に詳し
く説明する。図５はステータコイル捻り装置５００の模
式縦断面図、図６は図４におけるＡーＡ断面矢視図であ
る。
【００４１】まず、ステータコイル捻り装置５００の構
成を説明する。
【００４２】ステータコイル捻り装置５００は、ステー
タコア３２の外周部を受けるワーク受け５１、ステータ
コア３２の径方向の動きを規制して保持するクランパ５
２、ステータコア３２の浮き上がりを防止するワーク押
さえ５３、ステータコア３２の一端から出たＵ字導体３
３の直線部を捻るための捻り整形部５４、捻り整形部５
４を軸方向に駆動するための昇降用シャフト５４ａ、捻
り整形部５４を周方向に回転駆動する回転駆動機構５４
１ａ〜５４４ａ、昇降用シャフト５４ａを軸方向に移動
するための昇降駆動機構５４ｂ、及び、回転駆動機構５
４１ａ〜５４４ａと昇降駆動機構５４ｂとを制御するコ
ントローラ５５を備えている。
【００４３】捻り整形部５４は、同心状に配置された４
つの円筒状の捻り治具５４１〜５４４がそれらの先端面
を揃えて配置されている。各捻り治具５４１〜５４４は
回転駆動機構５４１ａ〜５４４ａにより独立に回転可能
とされ、かつ、昇降駆動機構５４ｂにより昇降用シャフ
ト５４ａを昇降することにより同時に昇降可能となって
いる。
【００４４】図６に示されているように、捻り治具５４
１〜５４４の先端面には、挿入されたＵ字導体３３の端
部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇの各先端
（接合部）を保持するＵ字導体挿入部５４１ｂ〜５４４
ｂが穿設されている。このＵ字導体挿入部５４１ｂ〜５
４４ｂは、ステータコア３２のスロット３５（図３、図
４参照）と等しい数だけ、各捻り治具５４１〜５４４の
周方向に並べて形成されている。なお、図３において、
３４は絶縁用樹脂シートである。
【００４５】Ｕ字導体挿入部５４１ｂ〜５４４ｂは、図
６に示すように、互いに径方向に隣接するＵ字導体挿入
部５４１ｂ〜５４４ｂ同士の連通を防止するための隔壁
５４１ｃ〜５４４ｃ、５４２ｄ、５４３ｄが設けられて
いる。隔壁５４１ｃ〜５４４ｃ、５４２ｄ、５４３ｄの
厚みは、径方向外側から数えて１層目と２層目との間の
隔壁５４１ｃ、５４２ｃで形成される間隔ｄ１及び３層
目と４層目の間の隔壁５４３ｃ、５４４ｃで形成される
間隔ｄ３よりも、２層目と３層目との間の隔壁５４２
ｄ、５４３ｄで形成される間隔ｄ２の方が大きくなるよ
うに設定されている。
【００４６】次に、ステータコイル捻り装置５の作動を
説明する。
【００４７】スロット３５内にＵ字導体３３が配置され
たステータコア３２をワーク受け５１にセットする。次
に、ステータコア３２の外周部をクランパ５２に固定す
る。その後、ワーク押さえ５３でステータコア３２の上
部及び大セグメント３３１の曲部３３１ｃを押さえるこ
とにより、ステータコア３２及びＵ字導体３３の上下方
向の動きを規制する。
【００４８】Ｕ字導体３３が配置されたステータコア３
２をクランパ５２及びワーク受け５３により固定した
後、昇降用シャフト５４ａによって捻り整形部５４を上
昇させ、各捻り治具５４１〜５４４に形成されたＵ字導
体挿入部５４１ｂ〜５４４ｂにＵ字導体３３の端部３３
１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇを挿入する。
【００４９】Ｕ字導体挿入部５４１ｂ〜５４４ｂにはＵ
字導体３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３
２ｇの先端すなわち後に接合部となる部分だけが挿入可
能となっている。Ｕ字導体３３の端部３３１ｆ、３３１
ｇ、３３２ｆ、３３２ｇはテーパ状に形成されているた
め、Ｕ字導体挿入部５４１ｂ〜５４４ｂにスムーズに挿
入されることができる。
【００５０】Ｕ字導体３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、
３３２ｆ、３３２ｇを捻り整形部５４のＵ字導体挿入部
５４１ｂ〜５４４ｂに挿入した後、捻り整形部５４は、
回転駆動機構５４１ａ〜５４４ａおよび昇降駆動機構５
４ｂにより回動され、昇降される。捻り整形部５４は捻
り整形部５４１〜５４４の全て同時に行う。
【００５１】次に、捻り整形部５５４の回転について説
明する。
【００５２】捻り治具５４１および治具５４３が時計回
り方向に第一の角度だけ回転させ、捻り治具５４２およ
び捻り治具５４４が反時計回り方向に第二の角度だけ回
転させる。
【００５３】ここで重要なことは、上記第一の角度は、
上記第二の角度よりも５０％以上大きく設定されている
点にある。これにより、Ｕ字導体３３の端部３３１ｆ、
３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇのうちスロット３５の出
口からＵ字導体挿入部５４１ｂ〜５４４ｂの入口までの
部分（本発明でいう端部からその接合部を除いた部分）
に曲げＲがつけられる。従って、端部３３１ｇ、３３２
ｆには大きな曲げＲがつけられ、端部３３１ｆ、３３２
ｇには小さい曲げＲがつけられる。
【００５４】その後、Ｕ字導体３３の端部３３１ｆ、３
３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇのうちスロット３５の出口
からＵ字導体挿入部５４１ｂ〜５４４ｂの入口までの部
分の長さを一定に保つように、昇降駆動機構５４ｂおよ
び回転駆動機構５４１ａ〜５４４ａを制御しながら捻り
整形部５４を回転しながら上昇させる。この時、Ｕ字導
体３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇ
は円弧状の軌跡を描くように回転しながら上昇する。こ
の円弧状の軌跡を描く捻りは、スプリングバックによる
Ｕ字導体３３の変形を防止するため、半磁極ピッチ（Ｔ
／２）に相当する角度を所定量超えた角度まで行われ
る。
【００５５】なお、この工程においては、捻り整形部５
４１〜５４４は、周方向だけでなく軸方向にも規定の加
工量を所定量超えて駆動されるが、Ｕ字導体３３のスロ
ット３５の出口部分が既に曲げられているため、Ｕ字導
体３３が上昇してスロット３５から抜け出すことはな
い。
【００５６】その後、昇降駆動機構５４ｂおよび回転駆
動機構５４１ａ〜５４４ａを上記前工程と逆向きの回転
と下降をさせる。このようにして、Ｕ字導体３３の捻り
行程を終了し、捻り整形部５４を下降させて捻り治具５
４１〜５４４のＵ字導体挿入部５４１ｂ〜５４４ｂから
Ｕ字導体３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３
３２ｇを取り外す。Ｕ字導体３３が外された捻り整形部
５４は回転駆動機構５４１ａ〜５４４ａによって回転さ
れ、原位置に戻される。最後に、クランパ５２及びワー
ク押さえ５３が外され、Ｕ字導体３３に捻りが加えられ
たステータが取り出される。
【００５７】その後、隣りあう端部３３１ｆ、３３１
ｇ、３３２ｆ、３３２ｇの接合部３３１ｄ、３３１ｅ、
３３２ｄ、３３２ｅを溶接して、所要のターン数をもっ
た３相のステータコイルを完成する。
【００５８】結局、この捻り工程は、まずＵ字導体３３
の端部を周方向にのみ回転変位させてＵ字導体３を周方
向に倒し、続いてＵ字導体３３の端部を周方向並びに軸
方向に変位させてＵ字導体３を深く傾け、その後、所定
の加工量を超えてＵ字導体３の端部を周方向ならびに軸
方向に変位させてＵ字導体３３を過剰に深く傾け、その
後でＵ字導体３３の端部を所定の加工量まで戻すことに
より行われる。
【００５９】捻り整形部５４はステータコア３２に対し
て、周方向だけでなく軸方向にも相対移動する。そのた
め、Ｕ字導体３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２
ｆ、３３２ｇのうち、スロット３５の出口からＵ字導体
挿入部５４１ｂ〜５４４ｂの入口までの部分、すなわ
ち、端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇから
その端部先端（接合部）３３１ｄ、３３１ｅ、３３２
ｄ、３３２ｅの長さを差し引いた長さを一定に保つよう
に、Ｕ字導体３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２
ｆ、３３２ｇが円弧状の軌跡を描くように捻じることが
でき、これにより、Ｕ字導体３３がＵ字導体挿入部５４
１ｂ〜５４４ｂから抜け出るのを防止することができ
る。
【００６０】また、Ｕ字導体３３の端部先端（接合部）
３３１ｄ、３３１ｅ、３３２ｄ、３３２ｅのみが、Ｕ字
導体挿入部５４１ｂ〜５４４ｂに挿入されており、ま
た、前述のようにＵ字導体３３がＵ字導体３挿入部５４
１ｂ〜５４４ｂから抜け出ることはない。従って、Ｕ字
導体３３の端部先端（接合部）３３１ｄ、３３１ｅ、３
３２ｄ、３３２ｅ以外に傷がつくのを防止することがで
きる。なお、Ｕ字導体３３の端部先端（接合部）３３１
ｄ、３３１ｅ、３３２ｄ、３３２ｅは、捻り後に他のＵ
字導体３３の端部先端（接合部）３３１ｄ、３３１ｅ、
３３２ｄ、３３２ｅと接合されるため、傷は全く問題と
ならない。
【００６１】また、隔壁５４１ｃ〜５４４ｃ、５４２
ｄ、５４３ｄの厚みは、１層目と２層目との隔壁５４１
ｃ、５４２ｃ及び３層目と４層目との間の隔壁５４３
ｃ、５４４ｃよりも、３層目と４層目との間の隔壁５４
１ｄ、５４２ｄが大きくなるように設定されている。１
層目と２層目および３層目と４層目とをそれぞれ逆方向
に半磁極ピッチ回転すると、１層目と２層目および３層
目と４層目の電位導体３が互いに接近する。一方、２層
目と３層目のＵ字導体３挿入部５４２ｂ、５４３ｂは隔
壁５４２ｄ、５４３ｄの厚みが大きく設定されているた
め、２層目と３層目のＵ字導体３３の間の間隔は大きく
なる。これにより、接合するＵ字導体３間、即ち１層目
と２層目並びに３層目と４層目のＵ字導体３間は接近さ
せることができ、また、接合しない３層目と４層目のＵ
字導体３間は隙間を大きくして、接合工程を容易にする
ことができる。
【００６２】また、捻り治具５４１、５４２、５４３、
５４４を交換することで、各種ステータに対応すること
ができる。例えば、３６スロットのステータに限らず、
４８、８４、９６といった、より多いスロット数をもっ
たステータに対しても、捻り治具５４１、５４２、５４
３、５４４の交換により対応することができる。しか
も、各捻り治具５４１、５４２、５４３、５４４の回転
量を相互に独立して制御でき、それらの回転量と独立し
て昇降量を制御できるため、種々のステータにおいて
も、適切な捻り加工を加えることができる。
【００６３】このようにして完成されたステータコイル
３２の状態を図７、図８に示す。ただし、この例では、
端部３３１ｆ、３３２ｇを周方向に大きく捻り整形し、
端部３３１ｇ、３３２ｆを小さく捻り整形した場合を示
す。 （捻り成形加工方法２の説明）上記のようにスロットに
挿通されたＵ字導体３３の端部の第二の捻り成形加工方
法を以下に説明する。
【００６４】この第二の方法では、大セグメント３３１
の外層側導体部３３１ｂに連なる端部３３１ｇ（外層側
端部ともいう）は周方向に１磁極ピッチ捻られ、大セグ
メント３３１の内層側導体部３３１ａに連なる端部３３
１ｆ（内層側端部ともいう）は捻られずに直線的に伸び
ている。小セグメント３３２の内層側導体部３３２ａに
連なる端部３３２ｆ（内層側端部ともいう）は周方向に
１磁極ピッチ捻られ、小セグメント３３２の外層側導体
部３３２ｂに連なる端部３３２ｇ（外層側端部ともい
う）は捻られずに直線的に伸びている。結局、この実施
例では、径方向内側から２層目、４層目の端部が周方向
へ６スロット分捻られ、径方向内側から１層目、３層目
の端は捻り整形されずに軸方向に延伸した状態のままと
されている。完成したステータコイルの状態を図９、図
１０に示す。
【００６５】この第二の捻り成形加工方法の作業工程
は、本質的に第一の捻り成形加工方法のそれと同じであ
る。しかし、図５に示す製造装置において、捻り治具５
４２、５４４は、もはやＵ字導体の端部を周方向に捻り
整形する必要がないので省略することができ、それとと
もに捻り治具５４２、５４４を回動、昇降する機構も省
略することができ、製造装置の簡素化と作業、制御の容
易化、信頼性の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１の車両用交流発電機の縦断面図であ
る。
【図２】 図１のＵ字導体の模式斜視図である。
【図３】 図１のステータコアの部分断面図である。
【図４】 Ｕ字導体のスロット挿通状態を示す模式斜視
図である。
【図５】 捻り整形装置の模式縦断面図である。
【図６】 図５の捻り治具の平面図である。
【図７】 第一の捻り整形方法で作製したステータコイ
ルの部分径方向展開図である。
【図８】 図７に示すステータコイルの部分正面図であ
る。
【図９】 第二の捻り整形方法で作製したステータコイ
ルの部分径方向展開図である。
【図１０】 図９に示すステータコイルの部分正面図で
ある。
【図１１】 Ｕ字導体の捻り整形角度とコイルエンド全
長との関係を説明するための参考図である。
【図１２】 Ｕ字導体の捻り整形角度とコイルエンド全
長との関係を説明するための参考図である。
【符号の説明】
３１ ステータコイル ３３ Ｕ字導体 ３３１ 大セグメント ３３２ 小セグメント ３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇ 端部
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H603 AA09 AA15 BB02 BB05 BB11 BB12 CA01 CB01 CB03 CB11 CC03 CC12 CD22 CD28 CE05 EE01 FA02 5H615 AA01 BB02 BB05 BB14 PP01 PP14 QQ03 QQ12 RR02 SS04 SS10 SS16 SS18

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】周方向に所定数のスロットを有するステー
    タコアと、 略Ｕ字形状の曲部と前記曲部の両端からそれぞれ直線状
    に伸びる一対の脚部とを有し、前記一対の脚部が一対の
    前記スロットに軸方向一側から個別に挿通されている所
    定数のＵ字導体により構成されるステータコイルと、 を有し、 前記各Ｕ字導体の前記両脚部は、前記スロットに収容さ
    れるスロット導体部と、前記スロット導体部から前記ス
    ロットの軸方向他側へ突出して周方向および軸方向へ伸
    び先端が順次接合された端部とを有し、 前記各Ｕ字導体の前記端部は、前記ステータコイルの一
    方のコイルエンドを構成し、前記各Ｕ字導体の前記曲部
    は、前記ステータコイルの他方のコイルエンドを構成
    し、前記スロットは、径方向に複数層に並べられた複数
    の前記スロット導体部を収容する回転電機のステータに
    おいて、 前記各Ｕ字導体の前記両端部の一方は、軸方向へ伸びる
    直線形状とされ、前記各Ｕ字導体の他方は、周方向へ所
    定角度曲げられていることを特徴とする回転電機のステ
    ータ。
  2. 【請求項２】周方向に所定数のスロットを有するステー
    タコアと、 略Ｕ字形状の曲部と前記曲部の両端からそれぞれ直線状
    に伸びる一対の脚部とを有し、前記一対の脚部が一対の
    前記スロットに軸方向一側から個別に挿通されている所
    定数のＵ字導体により構成されるステータコイルと、 を有し、 前記各Ｕ字導体の前記両脚部は、前記スロットに収容さ
    れるスロット導体部と、前記スロット導体部から前記ス
    ロットの軸方向他側へ突出して周方向および軸方向へ伸
    び先端が順次接合された端部とを有し、 前記各Ｕ字導体の前記端部は、前記ステータコイルの一
    方のコイルエンドを構成し、前記各Ｕ字導体の前記曲部
    は、前記ステータコイルの他方のコイルエンドを構成
    し、前記スロットは、径方向に複数層に並べられた複数
    の前記スロット導体部を収容する回転電機のステータに
    おいて、 前記各Ｕ字導体の前記両端部の一方は他方より５０％以
    上大きく曲げられていることを特徴とする回転電機のス
    テータ。
  3. 【請求項３】多数のＵ字導体をステータコアのスロット
    に前記スロット内にて径方向に複数の層を構成するよう
    に挿入してそれらの端部を前記ステータコアの端面から
    軸方向へ突出させる工程と、 前記ステータコアの端面から突出した前記Ｕ字導体の前
    記端部を周方向に所定角度だけ捻り整形し、前記Ｕ字導
    体の前記端部の先端を所定のペアごとに接合してコイル
    エンド部を形成させるステータの製造方法において、 前記各層に属する前記Ｕ字導体のうち所定の前記層に属
    する前記Ｕ字導体のみを周方向に捻り整形し、残りの前
    記層に属する前記Ｕ字導体は捻り整形しないことを特徴
    とするステータの製造方法。
  4. 【請求項４】多数のＵ字導体をステータコアのスロット
    に前記スロット内にて径方向に複数の層を構成するよう
    に挿入してそれらの端部を前記ステータコアの端面から
    軸方向へ突出させる工程と、 前記ステータコアの端面から突出した前記Ｕ字導体の前
    記端部を周方向に所定角度だけ捻り整形し、前記Ｕ字導
    体の前記端部の先端を所定のペアごとに接合してコイル
    エンド部を形成させるステータの製造方法において、 前記各層に属する前記Ｕ字導体のうち所定の前記層に属
    する前記Ｕ字導体の前記端部を、残りの前記層に属する
    前記Ｕ字導体の前記端部よりも５０％以上大きく捻り整
    形することを特徴とするステータの製造方法。
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