WO2013140508A1

WO2013140508A1 - 車両用回転電機の固定子およびその製造方法

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Publication number: WO2013140508A1
Application number: PCT/JP2012/057044
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Inventors: 行儀大西; 和徳田中
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Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2013-09-26
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Abstract

　この発明は、スロット内の電気導体の占積率を高め、発電効率や出力トルクを向上させることができるとともに、コイルエンド部の根元部の絶縁被膜の損傷発生を抑え、電気絶縁性を確保できる安価な車両用回転電機の固定子およびその製造方法を得る。　この発明による車両用回転電機の固定子は、固定子巻線は、振り分け巻線により構成され、スロット収納部１０ａ，１０ａ'とコイルエンド部１０ｂの根元部が、断面扁平に形成され、スロット収納部１０ａ，１０ａ'が、断面扁平の長辺を周方向に向けて、互いに接して径方向に１列に並んでスロット５内に収納されている。そして、径方向に隣り合い、かつスロット５から周方向に延出する方向が異なるコイルエンド部１０ｂの根元部の扁平率が互いに異なっている。

Description

車両用回転電機の固定子およびその製造方法

　この発明は、車両用交流発電機などの車両用回転電機の固定子およびその製造方法に関するものである。

　従来の回転電機の固定子は、固定子巻線のスロット収納部を断面レーストラック形状に形成し、該スロット収納部を断面長手方向を周方向に向けて径方向に少なくとも１列に並んで、かつ互いに接してスロット内に収納していた（例えば、特許文献１参照）。スロット収納部を断面レーストラック形状とすることで、スロット内の電気導体の占積率を高め、発電効率を向上させていた。また、曲げや捻りが加わるコイルエンドを大きな曲げ応力が発生しにくい断面円形とし、作業性や信頼性の低下を抑えていた。

国際公開第２０００４／０６２０６５号パンフレット

　特許文献１に記載の発明では、円筒状に形成された巻線ユニットのコイルエンド群を径方向内側に曲げ、巻線ユニットを円環状の固定子鉄心と同軸に配置して軸方向に移動させ、スロット収納部を固定子鉄心のスロットに収納させ、その後径方向内側に曲げられたコイルエンド群を軸方向に戻して、巻線ユニットを固定子鉄心に装着していた。しかし、回転電機の相数や結線仕様に応じた数の巻線ユニットが必要となり、巻線ユニットの装着作業が繰り返し行われる。このとき、先に固定子鉄心に装着された巻線ユニットのコイルエンド群が後の巻線ユニットの装着の妨げになることから、先に装着された巻線ユニットのコイルエンド群を径方向外側に曲げる加工が施される。

　ここで、特許文献１に記載の発明における固定子巻線は、スロットから延出した複数本の導体線の半分が周方向一側に所定スロット数離れた他のスロットに入り、残りの半分が周方向他側に所定スロット数離れた他のスロットに入る振り分け巻線に構成されている。そこで、固定子鉄心に装着された巻線ユニットのコイルエンド群を径方向外側に曲げた場合、スロットから周方向一側に所定スロット数離れた他のスロットに入るコイルエンド群の当該スロット側の根元部は周方向一側に引っ張られる。一方、スロットから周方向他側に所定スロット数離れた他のスロットに入るコイルエンド群の当該スロット側の根元部は周方向他側に引っ張られる。これにより、径方向に隣り合い、かつ周方向の異なる方向に延在するコイルエンドの根元部同士が擦れ、絶縁被膜が損傷するという課題があった。

　この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、導体線のスロット収納部およびコイルエンド部の根元部を断面扁平に形成し、径方向に隣り合い、かつスロットから周方向に延出する方向が異なるコイルエンド部の根元部の扁平率を互いに異ならせて、スロット内の電気導体の占積率を高め、発電効率或いは出力トルクを向上させることができるとともに、コイルエンド部の根元部の絶縁被膜の損傷発生を抑え、電気絶縁性を確保できる車両用回転電機の固定子及びその製造方法を得ることを目的とする。

　この発明に係る車両用回転電機の固定子は、円筒状のコアバック部、それぞれ該コアバック部の内周面から径方向内方に延在して周方向に複数配列されたティース部、および該コアバック部と該ティース部とにより画成された複数のスロットを有する固定子鉄心と、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、上記スロットのそれぞれに収納されたスロット収納部と、所定スロット数離れた上記スロットの対に収納されている上記スロット収納部の端部同士を連結するコイルエンド部と、を有し、上記コイルエンド部が上記スロットのそれぞれから周方向の両側に延出する振り分け巻線により構成されている。上記スロット収納部と該スロット収納部に繋がる上記コイルエンド部の根元部が、断面扁平に形成され、上記スロット収納部が、互いに接して径方向に少なくとも１列に並んで上記スロット内に収納され、径方向に隣り合い、かつ上記スロットから周方向に延出する方向が異なる上記コイルエンド部の根元部の扁平率が互いに異なっている。

　この発明によれば、スロット収納部が、断面扁平に形成され、互いに接して径方向に１列に並んで上記スロット内に収納されているので、スロットの断面積に占める電気導体の割合が大きくなり、発電効率あるいは出力トルクを向上させることができる。
　径方向に隣り合い、かつスロットから周方向に延出する方向が異なるコイルエンド部の根元部の扁平率が互いに異なっているので、コイルエンド部の根元部同士の角部が干渉し合うことが抑えられる。そこで、コイルエンド部の根元部同士が周方向の逆側に変位することに起因する絶縁被膜の破れの発生が抑えられ、絶縁性能を向上させることができる。

この発明の実施の形態１に係る車両用回転電機の固定子を示す斜視図である。この発明の実施の形態１に係る車両用回転電機の固定子における固定子巻線のスロット収納状態を説明する要部断面図である。この発明の実施の形態１に係る車両用回転電機の固定子における固定子巻線のコイルエンドを軸方向外方から見た要部端面図である。この発明の実施の形態１に係る車両用回転電機の固定子における固定子巻線に適用される星形巻線ユニットを製造する工程を説明する工程図である。この発明の実施の形態１に係る車両用回転電機の固定子の製造方法における星形巻線ユニットのスロット収納部の断面扁平化工程を説明する工程図である。この発明の実施の形態１に係る車両用回転電機の固定子の製造方法における振り分け巻線ユニットを示す斜視図である。この発明の実施の形態１に係る車両用回転電機の固定子の製造方法における振り分け巻線ユニットを固定子鉄心に装着する工程を説明する工程図である。比較例としての振り分け巻線ユニットを固定子鉄心に装着する工程におけるコイルエンド部の動きを説明する要部斜視図である。比較例としての振り分け巻線ユニットを固定子鉄心に装着する工程におけるコイルエンド部の根元部の絶縁被膜の損傷発生状態を示す要部斜視図である。この発明の実施の形態２に係る車両用回転電機の固定子における固定子巻線のコイルエンドを軸方向外方から見た要部端面図である。この発明の実施の形態３に係る車両用回転電機の固定子における固定子巻線のコイルエンドを軸方向外方から見た要部端面図である。

　以下、本発明の車両用回転電機の固定子の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

　実施の形態１．
　図１はこの発明の実施の形態１に係る車両用回転電機の固定子を示す斜視図、図２はこの発明の実施の形態１に係る車両用回転電機の固定子における固定子巻線のスロット収納状態を説明する要部断面図、図３はこの発明の実施の形態１に係る車両用回転電機の固定子における固定子巻線のコイルエンドを軸方向外方から見た要部端面図、図４はこの発明の実施の形態１に係る車両用回転電機の固定子における固定子巻線に適用される星形巻線ユニットを製造する工程を説明する工程図、図５はこの発明の実施の形態１に係る車両用回転電機の固定子の製造方法における星形巻線ユニットのスロット収納部の断面扁平化工程を説明する工程図、図６はこの発明の実施の形態１に係る車両用回転電機の固定子の製造方法における振り分け巻線ユニットを示す斜視図、図７はこの発明の実施の形態１に係る車両用回転電機の固定子の製造方法における振り分け巻線ユニットを固定子鉄心に装着する工程を説明する工程図、図８は比較例としての振り分け巻線ユニットを固定子鉄心に装着する工程におけるコイルエンド部の動きを説明する要部斜視図、図９は比較例としての振り分け巻線ユニットを固定子鉄心に装着する工程におけるコイルエンド部の根元部の絶縁被膜の損傷発生状態を示す要部斜視図である。

　図１乃至図３において、固定子１は、円筒状の固定子鉄心２と、この固定子鉄心２に巻装された固定子巻線７と、を備えている。

　固定子鉄心２は、所定形状にプレス加工された磁性鋼板を積層一体化して円筒状に作製され、円環状のコアバック部３、コアバック部３からそれぞれ径方向内方に延出し、かつ周方向に所定ピッチで配設されたティース部４、隣り合うティース部４により画成されたスロット５およびティース部４の先端部から周方向両側に延出された鍔部６を有している。ここで、３６個のスロット５が周方向に等角ピッチで固定子鉄心２に形成されている。そこで、この固定子１は、１２極の磁極を有する回転子（図示せず）に対して、１つの３相交流巻線からなる固定子巻線７が得られる。即ち、スロット５は、毎極毎相当たり１の割合で形成されている。また、各ティース部４は、固定子鉄心２の軸心と直交する断面形状が内径側を先細りとする略台形形状に形成され、各スロット５の固定子鉄心２の軸心と直交する断面形状が長方形となっている。

　固定子巻線７は、巻装されるスロット５を１スロットずつずらして固定子鉄心２に装着された３相分の振り分け巻線８を備えている。そして、３相分の振り分け巻線８が交流結線、例えばＹ結線されて３相交流巻線を構成している。

　各振り分け巻線８は、絶縁被膜が被覆された銅線材からなる１本の導体線１０を３スロット毎のスロット５に周方向一側（例えば、時計回り）に波状に３ターン巻回し、引き続いて３スロット毎のスロット５に周方向他側（例えば、反時計回り）に波状に３ターン巻回して構成されている。そして、導体線１０のスロット５内に収納されている部位がスロット収納部１０ａ，１０ａ’であり、３スロット離れたスロット５内に収納されているスロット収納部１０ａ，１０ａ’同士を固定子鉄心２の軸端側で連結している導体線１０の部位がコイルエンド部１０ｂである。

　そして、各スロット５には、スロット収納部１０ａ，１０ａ’が互いに接して径方向に１列に配列されて収納されている。また、インシュレータ１１がスロット５内に装着され、ウエッジ１２がスロット５の開口側に装着されている。

　各スロット５の内周側に収納されている３本のスロット収納部１０ａは、固定子鉄心２の軸方向の一端側で、周方向一側に３スロット離れたスロット５の内周側に収納されている３本のスロット収納部１０ａにそれぞれコイルエンド部１０ｂにより連結され、固定子鉄心２の軸方向の他端側で、周方向他側に３スロット離れたスロット５の内周側に収納されている３本のスロット収納部１０ａにそれぞれコイルエンド部１０ｂにより連結されている。ここで、コイルエンド部１０ｂは、図３に示されるように、固定子鉄心２の軸方向外方から見て、３スロット離れたスロット５に収納されているスロット収納部１０ａ間を直線的に連結している。

　また、各スロット５の外周側に収納されている残りの３本のスロット収納部１０ａ，１０ａ’は、固定子鉄心２の軸方向の一端側で、周方向他側に３スロット離れたスロット５の外周側に収納されている３本のスロット収納部１０ａ，１０ａ’にそれぞれコイルエンド部１０ｂにより連結され、固定子鉄心２の軸方向の他端側で、周方向一側に３スロット離れたスロット５の外周側に収納されている３本のスロット収納部１０ａ，１０ａ’にそれぞれコイルエンド部１０ｂにより連結されている。ここで、コイルエンド部１０ｂは、図３に示されるように、固定子鉄心２の軸方向外方から見て、３スロット離れたスロット５に収納されているスロット収納部１０ａ，１０ａ’間を直線的に連結している。

　このように、各振り分け巻線８は、各スロット５から延出する導体線１０が周方向両側に半数ずつ振り分けられている。そして、各振り分け巻線８においては、３本のコイルエンド部１０ｂの束が３スロットピッチで周方向に配列されている。そこで、固定子鉄心２の軸方向の両側において、３スロットピッチで周方向に配列されたコイルエンド部１０ｂの束の層が、周方向に１スロットピッチずれて、径方向に３層に配列されて、固定子巻線７のコイルエンド群７ｆ、７ｒを構成している。

　つぎに、本発明の特徴である振り分け巻線８の断面形状について説明する。
　スロット収納部１０ａ，１０ａ’は断面レーストラック形状に形成されている。コイルエンド部１０ｂは、スロット収納部１０ａ，１０ａ’に繋がる根元部を除いて、断面円形に形成されている。スロット収納部１０ａ，１０ａ’に繋がるコイルエンド部１０ｂの根元部は、スロット収納部１０ａ，１０ａ’と同じ断面レーストラック形状に形成されている。なお、断面レーストラック形状とは、相対する平行な２つの線分の両端を円弧で連結した形状である。

　各スロット５には、図２に示されるように、６本のスロット収納部１０ａ，１０ａ’が断面レーストラック形状の長手方向を周方向に向けて、かつ長辺を互いに接して径方向に１列に配列されて収納されている。各スロット５に収納されている６本のスロット収納部１０ａ，１０ａ’のうち、外周側から３番目に位置するスロット収納部１０ａ’のみが、扁平率の小さい断面形状となっている。なお、扁平率は、断面レーストラック形状の長辺の長さを断面レーストラック形状の短辺の長さで除したものである。

　つぎに、固定子１の製造方法について図４乃至図７を参照しつつ説明する。

　まず、図４に示されるように、１本の導体線１０をリング状に３回巻回して第１巻線ユニット２０Ａを作製し、引き続いてリング状に３回巻回して第２巻線ユニット２０Ｂを作製する。ついで、第１および第２巻線ユニット２０Ａ、２０Ｂを折り曲げて、隣り合う直線部２１ａの端部同士をコ字状の連結部２１ｂにより内周側および外周側で交互に連結する星形パターンが３段に重なった第１および第２星形巻線ユニット２１Ａ、２１Ｂを作製する。なお、導体線１０は、固定子鉄心２の鍔部６間の隙間より僅かに小さい直径の円形断面に形成されている。

　ついで、第１および第２星形巻線ユニット２１Ａ、２１Ｂを連結している導体線１０の部位で折り返し、両星形パターンの山部と谷部とが重なるように、第１および第２星形巻線ユニット２１Ａ、２１Ｂを重ね合わせ、星形巻線ユニット２２を作製する。

　ついで、図５に示すように、星形巻線ユニット２２の直線部２１ａの各束を加圧成形機にセットする。つまり、各束の直線部２１ａは一対のプッシャ（プレス板）４０間に１列に重ねられ、平板状のプレス板４１が各直線部２１ａ間に介装される。さらに、ストッパ４２が下から３番目の直線部２１ａを挟むプレス板４１間に装着される。

　そして、一対のプッシャ４０に所定の加圧力Ｆを印加する。これにより、断面円形の直線部２１ａは、加圧方向に圧縮され、長さ方向および加圧方向と直交する方向に延伸する。直線部２１ａの延伸方向は拘束されていないので、直線部２１ａは断面レーストラック形状の直線部２３ａ，２３ａ’に成形される。このとき、下から３番目の直線部２１ａを挟むプレス板４１は、ストッパ４２により直線部２１ａへの加圧が制限され、下から３番目の直線部２１ａは小さな扁平率の断面レーストラック形状を有する直線部２３ａ’に形成される。残る５本の直線部２１ａは、同じ大きな扁平率の断面レーストラック形状を有する直線部２３ａに形成される。ついで、星形巻線ユニット２２を加圧成形機から取り外す。

　なお、図５では、一対のプッシャ４０のみを示しているが、プッシャ４０は１２対用意されており、星形巻線ユニット２２の全ての断面円形の直線部２１ａを１回の断面扁平化工程で断面レーストラック形状の直線部２３ａ，２３ａ’に形成している。また、連結部２３ｂの根元部は、同時に、直線部２３ａ，２３ａ’と同じ断面レーストラック形状に形成される。

　ついで、星形巻線ユニット２２を円筒形の振り分け巻線ユニット２３に成形する。この振り分け巻線ユニット２３は、導体線１０を波巻きに６ターン巻回したものである。そして、図６に示されるように、６本の直線部２３ａ，２３ａ’の束が周方向に３スロットピッチ（３Ｐ）で配列されている。また、各束の６本の直線部２３ａ，２３ａ’は、断面長手方向を周方向に向けて径方向に１列に並んでいる。また、直線部２３ａ，２３ａ’の各束の３本ずつが連結部２３ｂにより軸方向の両端で交互に連結されている。さらに、直線部２３ａ，２３ａ’の各束の残りの３本ずつが連結部２３ｂにより軸方向の両端で交互に連結されている。なお、３本ずつの直線部２３ａ，２３ａ’を連結している連結部２３ｂは軸方向で相対している。

　ついで、振り分け巻線ユニット２３の軸方向一端側の連結部２３ｂを径方向内側に曲げる。そして、図７に矢印で示されるように、振り分け巻線ユニット２３を固定子鉄心２と同軸に配置し、振り分け巻線ユニット２３を軸方向に移動して、固定子鉄心２に対して軸方向から装着する。この時、径方向内側に曲げられた連結部２３ｂの一部が鍔部６間を通って軸方向に移動し、直線部２３ａ，２３ａ’の束が各スロット５内に引き込まれる。そして、直線部２３ａ，２３ａ’の束が各スロット５内に完全に引き込まれた後、径方向内側に曲げられた連結部２３ｂを径方向外側に曲げ戻し、１つの振り分け巻線ユニット２３が固定子鉄心２に装着される。

　ついで、２つ目の振り分け巻線ユニット２３が同様にして固定子鉄心２に装着され、さらに３つ目の振り分け巻線ユニット２３が同様にして固定子鉄心２に装着される。ついで、各振り分け巻線ユニット２３の径方向外側に曲げられた連結部２３ｂを軸方向に延びるように曲げ戻し、図１に示される固定子１が作製される。この時、各振り分け巻線ユニット２３は直線部２３ａ，２３ａ’の挿入されるスロット５を１スロットずつずらして固定子鉄心２に装着される。固定子鉄心２に装着された振り分け巻線ユニット２３が振り分け巻線８に相当する。直線部２３ａ，２３ａ’がスロット収納部１０ａ，１０ａ’に相当し、連結部２３ｂがコイルエンド部１０ｂに相当する。そして、３相分の振り分け巻線８を交流結線、例えばＹ結線して固定子巻線７が構成される。

　ここで、比較例としての振り分け巻線ユニット２３Ａを固定子鉄心２に装着する場合の不具合について図８および図９を参照しつつ説明する。なお、振り分け巻線ユニット２３Ａは、全ての直線部２３ａおよびコイルエンド部２３ｂの根元側が同じ断面レーストラック形状に形成され、コイルエンド部２３ｂの根元部を除く部位が断面円形に形成されている。

　振り分け巻線２３Ａは、振り分け巻線ユニット２３と同様に、その軸方向一端側の連結部２３ｂを径方向内側に曲げて軸方向に移動し、直線部２３ａの束を各スロット５内に挿入した後、径方向内側に曲げられた連結部２３ｂを径方向外側に曲げ戻し、１つの振り分け巻線ユニット２３Ａが固定子鉄心２に装着される。

　そして、振り分け巻線ユニット２３Ａの連結部２３ｂを径方向外側に曲げ戻す際に、図８に矢印で示されるように、スロット５から周方向一側に延在する連結部２３ｂは周方向の一側に引っ張られ、スロット５から周方向他側に延在する連結部２３ｂは周方向の他側に引っ張られる。これにより、スロット５から周方向一側に延在する、最外周に位置する連結部２３ｂの根元部とスロット５から周方向他側に延在する、最内周に位置する連結部２３ｂの根元部とが、周方向の逆側に変位し、擦れ合うことになる。最悪の場合、図９に示されるように、絶縁被膜の破れ２４が連結部２３ｂの根元部の角部に発生する。

　なお、径方向外側に曲げられた振り分け巻線ユニット２３Ａの連結部２３ｂを軸方向に延ばすように曲げ戻す過程、さらには振り分け巻線ユニット２３Ａの連結部２３ｂを軸方向に延ばした後のスプリングバック時にも、同様の問題が生じる。また、車両の振動が回転電機に加わったときにも、同様の問題が生じる。

　さらに、固定子鉄心２の軸方向外方から見て、コイルエンド部１０ｂにより３スロット離れたスロット５に収納されているスロット収納部１０ａ間を直線的に連結している場合には、上述の問題が顕著となる。

　この実施の形態１によれば、スロット収納部１０ａ，１０ａ’とスロット収納部１０ａ，１０ａ’に繋がるコイルエンド部１０ｂの根元部が同じ断面レーストラック形状に形成されている。そして、径方向に隣り合い、かつ周方向の異なる方向に延在するコイルエンド部１０ｂの根元部の扁平率が互いに異なっている。そこで、径方向に隣り合う、周方向の異なる方向に延在するコイルエンド部１０ｂの根元部同士の角部が干渉し合うことが抑えられるので、コイルエンド部１０ｂの根元部同士が周方向の逆側に変位することに起因する絶縁被膜の破れ２４の発生が抑えられ、絶縁性能を向上させることができる。

　また、スロット収納部１０ａ，１０ａ’が断面レーストラック形状に形成されているので、スロット５の断面積に占める電気導体の割合（占積率）が大きくなる。そこで、車両用回転電機が発電機として動作する場合には、発電機の効率を向上させることができ、電動機として動作する場合には、出力トルクを向上させることができる。
　また、コイルエンド部１０ｂが、固定子鉄心２の軸方向外方から見て、３スロット離れたスロット５に収納されているスロット収納部１０ａ，１０ａ’間を直線的に連結しているので、コイルエンド部が固定子鉄心の軸方向外方から見てスロット収納部間を円弧状に連結する場合に比べ、コイルエンド部１０ｂの長さが短くなり、銅損が低減され、発電効率を高めることができる。

　また、コイルエンド部１０ｂの根元部を除く部位が断面円形に形成されているので、曲げや捻りが加わるコイルエンド部１０ｂに大きな曲げ応力が発生しにくくなり、作業性や信頼性の低下を抑えることができる。
　また、星形巻線ユニット２２の各スロット５に挿入される６本の直線部２１ａを同時に断面レーストラック形状に形成しているので、直線部２１ａを断面円形から断面レーストラック形状に形成する断面扁平化工程が短縮され、固定子１の生産性が向上される。

　なお、上記実施の形態１では、３ターンの第１および第２星形巻線ユニットを周方向にずらして重ね合わせて構成された星形巻線ユニットの直線部およびコイルエンド部の根元部の束を同時に断面扁平化するものとしているが、第１星形巻線ユニットの直線部およびコイルエンド部の根元部の束を同時に断面扁平化し、第２星形巻線ユニットの直線部およびコイルエンド部の根元部の束を同時に断面扁平化した後、第１および第２星形巻線ユニットを周方向にずらして重ね合わせて星形巻線ユニットを構成してもよい。

　また、上記実施の形態１では、第１および第２星形巻線ユニットを1本の導体線を用いて作製するものとしているが、第１および第２星形巻線ユニットのそれぞれを1本の導体線を用いて作製してもよい。この場合、第１星形巻線ユニットの直線部およびコイルエンド部の根元部の束を同時に断面扁平化し、第２星形巻線ユニットの直線部およびコイルエンド部の根元部の束を同時に断面扁平化した後、第１および第２星形巻線ユニットを重ね合わせて星形巻線ユニットとし、該星形巻線ユニットを円筒状の振り分け巻線ユニットに成形すればよい。また、断面扁平化処理が施された第１および第２星形巻線ユニットをそれぞれ円筒状の第１および第２巻線ユニットに成形し、第１巻線ユニットを固定子鉄心に装着した後、第２巻線ユニットを固定子鉄心に装着してもよい。

　また、上記実施の形態１では、外周側から３番目のコイルエンド部の根元部を小さな扁平率の断面形状に形成するものとしているが、外周側から４番目のコイルエンド部の根元部を小さな扁平率の断面形状に形成してもよい。
　また、上記実施の形態１では、ウエッジがスロットの開口部に装着されているが、スロット収納部の断面レーストラック形状の長辺が鍔部６間の隙間より長くなっているので、ウエッジを省略してもよい。

　実施の形態２．
　図１０はこの発明の実施の形態２に係る車両用回転電機の固定子における固定子巻線のコイルエンドを軸方向外方から見た要部端面図である。

　図１０において、相巻線は、それぞれ、１本の導体線１０を３スロット毎のスロット５に周方向一側に波状に３ターン巻回し、折り返して３スロット毎のスロット５に周方向他側に波状に３ターン巻回し、折り返して３スロット毎のスロット５に周方向一側に波状に２ターン巻回し、折り返して３スロット毎のスロット５に周方向他側に波状に２ターン巻回して、１０ターンの振り分け巻線に構成されている。スロット収納部１０ａ，１０ａ’およびスロット収納部１０ａ，１０ａ’に繋がるコイルエンド部１０ｂの根元部が断面レーストラック形状に形成されている。コイルエンド部１０ｂの根元部を除く部位が、断面円形に形成されている。

　各スロット５には、１０本のスロット収納部１０ａ，１０ａ’が断面レーストラック形状の長手方向を周方向に向けて、かつ長辺を互いに接して径方向に１列に配列されて収納されている。各スロット５に収納されている１０本のスロット収納部１０ａ，１０ａ’のうち、外周側から３番目および８番目に位置するスロット収納部１０ａ’が、扁平率の小さい断面形状となっている。
　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。

　この実施の形態２においても、径方向に隣り合い、かつ周方向の異なる方向に延在するコイルエンド部１０ｂの根元部の扁平率が互いに異なっているので、上記実施の形態１と同様の効果を奏する。

　なお、上記実施の形態２では、１本の導体線を用いて作製された１０ターンの振り分け巻線により相巻線を構成するものとしているが、１本の導体線を用いて作製された外周側の６ターンの振り分け巻線と、他の１本の導体線を用いて作製された内周側の４ターンの振り分け巻線とにより相巻線を構成してもよい。

　また、上記実施の形態２では、外周側から、スロットから周方向一側に延出する３ターンの波巻き巻線部、スロットから周方向他側に延出する３ターンの波巻き巻線部、スロットから周方向一側に延出する２ターンの波巻き巻線部、およびスロットから周方向他側に延出する２ターンの波巻き巻線部の順に配列されているが、波巻き巻線部の径方向の配列順番は、これに限定されない。例えば、外周側から、スロットから周方向一側に延出する３ターンの波巻き巻線部、スロットから周方向他側に延出する２ターンの波巻き巻線部、スロットから周方向一側に延出する２ターンの波巻き巻線部、およびスロットから周方向他側に延出する３ターンの波巻き巻線部の順に配列されてもよい。

　実施の形態３．
　図１１はこの発明の実施の形態３に係る車両用回転電機の固定子における固定子巻線のコイルエンドを軸方向外方から見た要部端面図である。

　図１１において、スロット５には、１０本のスロット収納部１０ａ，１０ａ’が断面レーストラック形状の長手方向を周方向に向けて、かつ長辺を互いに接して径方向に１列に配列されて収納されている。各スロット５に収納されている１０本のスロット収納部１０ａ，１０ａ’のうち、外周側から３番目、６番目および８番目に位置するスロット収納部１０ａ’が、扁平率の小さい断面形状となっている。
　なお、他の構成は上記実施の形態２と同様に構成されている。

　この実施の形態３によれば、径方向に隣り合い、かつ周方向の異なる方向に延在する全ての箇所において、コイルエンド部１０ｂの根元部の扁平率が互いに異なっているので、コイルエンド部１０ｂの根元部同士が周方向の逆側に変位することに起因する絶縁被膜の破れ２４の発生がより抑えられ、絶縁性能を一層向上させることができる。

　なお、上記各実施の形態では、スロットが毎極毎相あたり１の割合で形成されているものとしているが、毎極毎相あたりのスロット数は１に限定されず、例えば２でもよい。
　また、上記各実施の形態では、スロット収納部およびコイルエンド部の根元部が断面レーストラック形状に形成されているものとしているが、スロット収納部およびコイルエンド部の根元部の断面はレーストラック形状に限定されず、断面扁平であればよく、例えば断面長方形でもよい。また、断面長方形の角部は、必ずしも直角である必要はなく、角部をアール形状としてもよい。

　また、上記各実施の形態では、スロット収納部が、断面扁平の長手方向を周方向に向けて、径方向に１列に並んで互いに接してスロット内に収納されているものとしているが、スロット収納部の径方向の配列数は１列に限定されず、スロット収納部がスロット内に整列されて互いに接して収納されていればよく、例えば径方向に２列に並んでスロット内に収納されてもよい。

　また、上記各実施の形態では、スロット収納部が、断面扁平の長手方向を周方向に向けて、径方向に１列に並んで互いに接してスロット内に収納されているものとしているが、スロット収納部が、断面扁平の長手方向を径方向に向けて、径方向に１列に並んで互いに接してスロット内に収納されてもよい。

　また、上記各実施の形態では、スロット収納部とスロット収納部に繋がるコイルエンド部の根元部が同じ断面形状となっているものとしているが、スロット収納部とスロット収納部に繋がるコイルエンド部の根元部を異なる断面形状としてもよい。
　また、上記各実施の形態では、コイルエンド部が、固定子鉄心の軸方向外方から見て、３スロット離れたスロット収納部の対を直線的に連結するものとしているが、コイルエンド部は、固定子鉄心の軸方向外方から見て、３スロット離れたスロット収納部の対を径方向外方に凸状の円弧状に連結してもよい。

Claims

　円筒状のコアバック部、それぞれ該コアバック部の内周面から径方向内方に延在して周方向に複数配列されたティース部、および該コアバック部と該ティース部とにより画成された複数のスロットを有する固定子鉄心と、
　上記固定子鉄心に巻装された固定子巻線と、を有する車両用回転電機の固定子において、
　上記固定子巻線は、上記スロットのそれぞれに収納されたスロット収納部と、所定スロット数離れた上記スロットの対に収納されている上記スロット収納部の端部同士を連結するコイルエンド部と、を有し、上記コイルエンド部が上記スロットのそれぞれから周方向の両側に延出する振り分け巻線により構成され、
　上記スロット収納部と該スロット収納部に繋がる上記コイルエンド部の根元部が、断面扁平に形成され、
　上記スロット収納部が、互いに接して径方向に少なくとも１列に並んで上記スロット内に収納され、
　径方向に隣り合い、かつ上記スロットから周方向に延出する方向が異なる上記コイルエンド部の根元部の扁平率が互いに異なることを特徴とする車両用回転電機の固定子。
　上記コイルエンド部は、上記固定子鉄心の軸方向外方から見て、所定スロット数離れた上記スロットの対に収納されている上記スロット収納部の端部同士を直線的に連結していることを特徴とする請求項１記載の車両用回転電機の固定子。
　上記コイルエンド部の根元部を除く部位が、断面円形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記載の車両用回転電機の固定子。
　断面円形の導体線をリング状に所定回巻回して複数の巻線ユニットを作製する工程と、
　上記複数の巻線ユニットのそれぞれを折り曲げて、隣り合う直線部の端部をコ字状の連結部により内周側および外周側で交互に連結する星形パターンが多段に重なった複数の星形巻線ユニットを作製する工程と、
　上記星形パターンの連結部が径方向に相対し、かつ直線部が軸方向に重なるように上記複数の星形巻線ユニットを周方向にずらして重ね合わせる工程と、
　上記複数の星形巻線ユニットのそれぞれの軸方向に重ねられた上記直線部と上記連結部の根元部とを断面扁平に成形する断面扁平化工程と、
　重ね合わされた上記複数の星形巻線ユニットを円筒状の振り分け巻線ユニットに成形する工程と、
　上記振り分け巻線ユニットを円筒状の固定子鉄心に装着する工程と、を備える車両用回転電機の固定子の製造方法において、
　上記断面扁平化工程は、上記複数の星形巻線ユニットの重ね合わせ部に位置する直線部および連結部の根元部の一方の直線部および連結部の根元部が第１扁平率となり、上記複数の星形巻線ユニットの残る直線部および連結部の根元部の全てが該第１扁平率より大きな第２扁平率となるように、軸方向に重ねられた上記直線部と上記連結部の根元部を同時に扁平化することを特徴とする車両用回転電機の固定子の製造方法。