JP2013085476A - 回転電機の固定子 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子巻線と固定子鉄心との間の絶縁性確保することができる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３５が形成された円筒状の固定子鉄心３１と、外周に絶縁被膜層３９を有するセグメント３３によって形成され、スロット３５に収容される固定子巻線３２とを備えたＭＧ１０の固定子３０において、固定子鉄心３１の両端面におけるスロット３５の周縁を曲面部３７ａとする。これにより、固定子巻線３２が固定子鉄心３１の端面におけるスロット３５の周縁に接触しても、固定子鉄心３１側の接触部が曲面部３７ａであるため、セグメント３３の外周に設けられた絶縁被膜層３９の損傷を抑制することができる。この結果、固定子巻線３２と固定子鉄心３１との間の絶縁性を確保することができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、回転電機の固定子に関するものである。

従来より、固定子鉄心のスロットに複数の導体セグメントを挿入するとともに、その複数の導体セグメントを各々接合して固定子巻線を形成したセグメント接合型の回転電機の固定子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この固定子では、略Ｕ字状の複数の導体セグメントを固定子鉄心の一方の端面側から挿入した後に反挿入側の端部同士を接合することで固定子巻線が形成されている。

回転電機においては、固定子鉄心と固定子巻線との間の絶縁を確保することが重要であり、絶縁性確保のための様々な対策が考案されている。特許文献１に記載の固定子では、固定子鉄心はスロットに対応する凹部がプレス型を用いて打ち抜かれた鋼板シートを積層して形成されており、打ち抜きによって生じたばりの向きが一方向に揃うように鋼板シートが積層されている。そして、導体セグメントの挿入方向は、鋼板シートの打ち抜き方向と同方向とされている。これにより、導体セグメントはばりの延びる方向に沿って挿入されるので、導体セグメントに設けられた絶縁被膜が挿入時に損傷を受けることが抑止される。

ところが、特許文献１に記載の固定子では、固定子鉄心における導体セグメントの反挿入側端面で、ばりがスロットの外部に向けて延びている。そのため、導体セグメントの挿入後において、スロットの反挿入側の端部に導体セグメントが接触した際に導体セグメントの絶縁被膜が損傷を受けやすく、固定子鉄心と固定子巻線との間の絶縁性を確保できないおそれがある。
特開２０００−９２８０１号公報

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、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できる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。

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。

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、外周に絶縁被膜層を有する電気導体によって形成され、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、前記固定子鉄心は、前記スロットの形状が打ち抜かれた鋼板シートを積層して形成されており、前記鋼板シートは、前記固定子鉄心における両端側から中央側に向けてばりが延びるように積層されており、前記電気導体の外周にエナメル層を設けるとともに、当該エナメル層の外周に押出被覆樹脂層を設けることにより、前記絶縁被膜層を形成したものであって、前記絶縁被膜層を、前記ばりの突出長さよりも厚くし、前記スロット内壁面と前記固定子巻線との間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したことを特徴としている。

固定子巻線は固定子鉄心の端面から出た電気導体が周方向に曲げられて形成されるため、スロット内においても周方向に傾斜する場合がある。この場合、ばり合わせ部がスロット内における軸方向の中央付近に位置していると、スロット内に配置された電気導体とばり合わせ部の先端部との間に間隔を確保しやすくなる。この結果、電気導体とばり合わせ部の先端部との間におけるコロナ放電の発生を抑止することが可能となる。

さらに、請求項１に記載の発明では、前記電気導体の外周にエナメル層を設けるとともに、当該エナメル層の外周に押出被覆樹脂層を設けることにより、前記絶縁被膜層を形成したことを特徴としている。この構成とすることで、絶縁被膜層を厚く形成することが容易となる。

請求項２に記載の発明では、前記鋼板シートをその打ち抜き方向の入口側の面が前記固定子鉄心の端面となるように積層したことを特徴としている。

鋼板シートを打ち抜くことによりスロットの形状を形成すると打ち抜き方向の入口側が変形するので、スロットの形状に対応する凹部の周縁部における打ち抜き方向入口側に曲面部が形成される。これにより、鋼板シートの打ち抜き方向の入口側の面を固定子鉄心の端面とすることで、固定子鉄心の端面におけるスロットの周縁部を曲面とすることができる。

請求項３に記載の発明では、前記固定子鉄心において、前記固定子鉄心の軸方向の中央約１／３の範囲の位置で、互いに逆方向に延びる前記ばり同士を対向させてばり合わせ部を設けたことを特徴としている。

請求項４に記載の発明では、前記固定子鉄心の両端面における前記スロットの周縁部を曲面としたことを特徴としている。これにより、固定子巻線を構成する電気導体が固定子鉄心の端面におけるスロットの周縁部に接触しても、固定子鉄心側の接触部が曲面であるため、電気導体の外周に設けられた絶縁被膜層の損傷を抑制することができる。この結果、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可能となる。

請求項５に記載の発明では、前記絶縁被膜層を、前記鋼板シートの周方向のばらつき幅と前記ばりの突出長さとの和よりも厚くしたことを特徴としている。これにより、電気導体の絶縁被膜層が、ばりや積層ばらつきによるスロット内壁面の段差によって損傷を受けた場合でも、その損傷により電気導体が露出する可能性が小さくなる。その結果、固定子鉄心と固定子巻線との間で絶縁破壊が起こることを抑止することができる。なお、前記絶縁被膜層は、固定子鉄心におけるばりの最大突出長さ及び鋼板シートの周方向のばらつき幅とばりの突出長さとの和の最大値よりも厚くすることが望ましい。これにより、最も絶縁破壊を生じやすい部位における絶縁性を確保することが可能となる。

請求項６に記載の発明では、前記電気導体として複数の導体セグメントを用い、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電気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。

請求項７に記載の発明では、前記導体セグメント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電気導体の占積率を高めることが容易となる。

請求項８に記載の発明では、請求項１から請求項７のいずれかに記載の固定子を車両に搭載される回転電機に適用することを特徴としている。回転電機が車両に搭載された場合には、車両の振動等により固定子巻線がスロットの周縁部等に接触しやすくなる。この点、本発明の固定子を採用することで、車両のような厳しい環境下においても、絶縁破壊を抑止することが可能となる。

第一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。 第一実施形態のモータジェネレータの回路図。 第一実施形態のコアシートを積層して形成される固定子鉄心の説明図。 第一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。 第一実施形態のセグメントの断面図。 第一実施形態の固定子の部分的な模式断面図。 図６のＡ−Ａ線断面図。 第一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。 第二実施形態の固定子の部分的な模式断面図。 他の実施形態の第２コイルエンド部側の斜視図。

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。

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。

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。

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。

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，Ｕ４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，Ｖ４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，Ｗ４が直列接続されて形成されている。

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。

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。

次に、固定子３０の詳細について説明する。

図３に示すように、固定子鉄心３１は、リング状の多数のコアシート３６を積層して形成されている。コアシート３６の内周側にはスロット３５に対応する凹部３７が等間隔に形成されている。このコアシート３６は、プレス型を用いて薄い鋼板を打ち抜くことにより形成されている。なお、スロット３５に対応する凹部３７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、９６個形成されている。このコアシート３６を多数積層することにより、周方向に多相の固定子巻線３２が収容される９６個のスロット３５が形成されるとともに、隣接するスロット３５間に９６個のティース３４が形成される。

図４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４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。

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，３３２ａと外径側被収容部３３１ｂ，３３２ｂとは、それぞれ所定の磁極ピッチ（本実施形態では１２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。

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。

図５は大セグメント３３１の断面図を示している。図５に示すように、セグメント３３１は電気導体からなる導体部３３ａの外周に絶縁被膜３９を設けて形成されている。本実施形態では、導体部３３ａの外周にエナメル層３９ａが膜厚約４０μｍで設けられ、エナメル層３９ａの外周に押出被覆樹脂層としてのポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂層３９ｂが膜厚約７０μｍで設けられている。小セグメント３３２についても、同様の構成となっている。

図６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。

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。

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１２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。

例えば、図６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。

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。

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と対をなしている。

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。

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。

図７は図６のＡ−Ａ線断面図であり、スロット３５の内部の状態が示されている。上述のように、薄い鋼板の打ち抜きによりコアシート３６が形成されるため、各コアシート３６の凹部３７における打ち抜き方向入口側の周縁には、曲面部３７ａが形成されている。また、打ち抜き方向の出口側端部には、打ち抜き方向に向けて延びるばり３７ｂが形成されている。ばり３７ｂは先端が鋭利なものを含み、コアシート３６の下面から最大で約３０μｍ延びている。

本実施形態の固定子鉄心３１は、積層される多数のコアシート３６のうち、図６の上半分では下方に向けてバリ３７ｂが延び、下半分では上方に向けてばり３７ｂが延びるようにコアシート３６を積層して形成されている。その結果、固定子鉄心３１の両端面におけるスロット３５の周縁には曲面部３７ａが形成されることとなる。また、固定子鉄心３１における軸方向の中央付近でコアシート３６の打ち抜き方向の出口側の面同士が対向することとなる。そして、これら対向するコアシート３６に形成されているばり３７ｂ同士が対向することにより、スロット３５の内壁面からスロット３５内に向けて突出したばり合わせ部３７ｃが形成されている。ばり合わせ部３７ｃにおけるばり３７ｂの突出長は、各ばり３７ｂの長さと同様に３０μｍ程度となっている。

次に、固定子３０の製造工程を以下に説明する。

（コア積層工程）まず、コアシート３６を多数積層して固定子鉄心３１を形成する。この際、上述のように、固定子鉄心３１の両端面側から軸方向の逆向きにばり３７ｂが延びるようにコアシート３６を積層する。

（挿入工程）図８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の一方の被収容部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の一方の被収容部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の他方の被収容部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の他方の被収容部３３２ｂも他のスロット３５の外中層Ｘ３に挿入する。

その結果、図６に示すように一のスロット３５には内端層Ｘ１側から、上述した被収容部３３１ａ，３３２ａ，３３２ｂ’，３３１ｂ’が一列に配置される。ここで、被収容部３３２ｂ’，３３１ｂ’は、１磁極ピッチずれた他のスロット３５内の被収容部と対をなしている大小のセグメント３３１，３３２の被収容部である。

（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の出口近傍において、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６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。

（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固定子３０が得られる。

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。

セグメント３３はスロット３５における軸方向の出口近傍において周方向に折り曲げられている。また、固定子鉄心３１の端面におけるスロット３５の周縁には、曲面部３７ａが形成されている。これにより、スロット３５の出口近傍においてセグメント３３がスロット３５の周縁と接触しても、固定子鉄心３１側の接触部は曲面であるため、鋭利な部位との接触と異なり、セグメント３３に設けられた絶縁被膜３９の損傷を抑制することができる。その結果、固定子巻線３２と固定子鉄心３１との間の絶縁性を確保することが可能となる。

特に、本実施形態では、固定子鉄心３１はスロット３５の形状が打ち抜かれたコアシート３６を積層して形成されており、コアシート３６の打ち抜き方向の入口側の面を固定子鉄心３１の端面としている。これにより、固定子鉄心３１の端面側におけるスロット３５の周縁を曲面部３７ａとすることができる。このように、コアシート３６の積層向きを所定の向きにすることで、スロット３５の周縁を曲面部３７ａとすることができる。そのため、スロット３５の周縁を曲面部３７ａとするための特別な加工等が不要となる。

また、固定子鉄心３１の端面に配置されたコアシート３６は、打ち抜きによって生じたばり３７ｂが固定子鉄心３１の軸方向の中央に向けて延びるように配置されている。そのため、固定子鉄心３１におけるティース３４のコーナ部において、ばり３７ｂはスロット３５の外部に向けて延びることなく、スロット内壁面に沿って延びることとなる。これにより、スロット３５の軸方向の出口近傍において、セグメント３３に設けられた絶縁被膜３９がばり３７ｂによって損傷を受けることを抑制できる。

本実施形態では、ばり合わせ部３７ｃはスロット３５の軸方向のほぼ中央に形成されている。また、スロット３５に挿入された大セグメント３３１は、Ｕ字状のセグメントが開く方向に内径側及び外径側の開放端部３３１ｄ，３３１ｅが捻られて折り曲げられる。そのため、図６に示すように、大セグメント３３１はスロット３５内では斜めに傾斜して位置する可能性が高い。この結果、スロット３５内に配置されたセグメントとばり合わせ部３７ｃの先端部との間に所定の間隔を確保しやすくなり、セグメントとばり合わせ部３７ｃの先端部との間におけるコロナ放電の発生を抑止することが可能となる。

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内におけるセグメント３３（電気導体）の占積率を高めることが容易となる。

本実施形態では、セグメント３３にはエナメル層３９ａ及びＰＰＳ樹脂層３９ｂの二重の絶縁被膜３９が設けられている。この二重の絶縁被膜３９の厚さの和は約１１０μｍであり、ばり３７ｂの突出長さ３０μｍよりも厚く設定されている。これにより、セグメント３３の絶縁被膜３９がばり３７ｂによって損傷を受けた場合でも、その損傷によりセグメント３３の導体部３３ａが露出する可能性が小さくなる。その結果、固定子鉄心３１と固定子巻線３２との間で絶縁破壊が起こることを抑止することができる。

本実施形態では、エナメル層３９ａ及び押出被覆樹脂層としてのＰＰＳ樹脂層３９ｂで絶縁被膜３９を形成している。エナメル層３９ａのみで厚被膜化することは容易ではないが、エナメル層３９ａとＰＰＳ樹脂層３９ｂとを組み合わせて二重の絶縁被膜３９とすることで厚被膜化が容易となる。

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。

なお、図９のスロット３５内部における状態を示す断面図に示すように、コアシート３６を積層する際には、通常、周方向に所定の積層ばらつきが生じ得る。コアシート３６の周方向の積層ばらつきの最大値ｔは、４０〜５０μｍ程度であり、コアシート３６の積層ばらつきとばり３７ｂの周方向の突出長（約３０μｍ）との和の最大値は約７０〜８０μｍとなる。

この場合においても、本実施形態のセグメント３３の絶縁被膜３９の厚みは約１１０μｍとされており、コアシート３６の積層ばらつきとばり３７ｂの突出長との和よりも大きく設定されている。そのため、積層ばらつきによって生じたスロット内壁面の段差やばり３７ｂにセグメント３３が接触して、その絶縁被膜３９が損傷を受けた場合でも、その損傷によりセグメント３３の導体部３３ａが露出する可能性が小さくなる。その結果、固定子鉄心３１と固定子巻線３２との間で絶縁破壊が起こることを抑止することができる。

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。

第一実施形態では、ばり合わせ部３７ｃはスロット３５の軸方向のほぼ中央に形成された。しかし、スロット３５の軸方向の中央１／３の範囲の位置にばり合わせ部３７ｃを形成するようにしても、スロット３５内においてセグメント３３とばり合わせ部３７ｃの先端部との間に所定の間隔を確保してコロナ放電の発生を抑止することが可能である。

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９６個とした。しかし、スロット３５の数は９６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。

上記各実施形態では、エナメル層３９ａの外周に設けられた押出被覆樹脂層をＰＰＳ樹脂を用いて形成した。しかし、押出被覆樹脂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。

上記各実施形態では、シート状のインシュレータを用いずに固定子３０を形成した。しかし、スロット３５内においてはシート状のインシュレータを用いず、スロット３５外の第１及び第２のコイルエンド部３２ａ，３２ｂにおいては径方向に隣接するセグメント３３１，３３２間にシート状のインシュレータを配置する構成としてもよい。図１０は、３６個のスロット３５が形成された固定子鉄心３１における第２コイルエンド部３２ｂに、上記構成を採用した場合の斜視図を示している。図１０に示す固定子３０においては、第１及び第２のコイルエンド部３２ａ，３２ｂにおいて、径方向に隣接するセグメント３３間に絶縁紙５０が介装されている。このような構成とすることで、スロット３５内においてはセグメント（電気導体）の高占積率を維持しつつ、スロット３５外においては隣接するセグメント３３間における絶縁の確実性を高めることが可能となる。

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、３４…ティース、３５…スロット、３６…コアシート、３７…凹部、３７ａ…曲面部、３７ｂ…ばり、３７ｃ…ばり合わせ部、３９…絶縁被膜、３９ａ…エナメル層、３９ｂ…ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂層。

Claims (8)

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、
   外周に絶縁被膜層を有する電気導体によって形成され、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、
   前記固定子鉄心は、前記スロットの形状が打ち抜かれた鋼板シートを積層して形成されており、
   前記鋼板シートは、前記固定子鉄心における両端側から中央側に向けてばりが延びるように積層されており、
   前記電気導体の外周にエナメル層を設けるとともに、当該エナメル層の外周に押出被覆樹脂層を設けることにより、前記絶縁被膜層を形成したものであって、
   前記絶縁被膜層を、前記ばりの突出長さよりも厚くし、
   前記スロット内壁面と前記固定子巻線との間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したことを特徴とする回転電機の固定子。
2. 前記鋼板シートを、その打ち抜き方向の入口側の面が前記固定子鉄心の端面となるように積層したことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
3. 前記固定子鉄心において、前記固定子鉄心の軸方向の中央約１／３の範囲の位置で、互いに逆方向に延びる前記ばり同士を対向させてばり合わせ部を設けたことを特徴とする請求項２に記載の回転電機の固定子。
4. 前記固定子鉄心の両端面における前記スロットの周縁部を曲面としたものであ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。
5. 前記絶縁被膜層を、前記鋼板シートの周方向のばらつき幅と前記ばりの突出長さとの和よりも厚くしたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の回転電機の固定子。
6. 前記電気導体として複数の導体セグメントを用い、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５のいずれかに記載の回転電機の固定子。
7. 前記導体セグメント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ことを特徴とする請求項６に記載の回転電機の固定子。
8. 車両に搭載される回転電機に適用する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。

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