JP2015149869A - 回転電機の固定子 - Google Patents

Abstract

【課題】捻り加工時や高温環境下における固定子巻線の絶縁不良の発生を防止して、良好な絶縁性能を確保し得るようにした回転電機の固定子を提供する。【解決手段】固定子２は、周方向に複数のスロット２５を有する円環状の固定子コア２２と、スロット２５に挿入されてスロット２５から軸方向の外部に延出した開放端部が周方向に捻られてなる斜行部２３ｅを有する複数の導体セグメント２３の斜行部２３ｅの端末同士を互いに接合することにより固定子コア２２に巻装された固定子巻線２１と、を備える。導体セグメント２３は、導体部２３ｊと、導体部２３ｊの外周面を覆う絶縁層２３１ｋ及び保護層２３２ｋからなる２層構造の絶縁皮膜２３ｋと、を有する。保護層２３２ｋは、常温ではヤング率が絶縁層２３１ｋと同等かそれ以上であり、且つ高温環境下ではヤング率が絶縁層２３１ｋよりも低い材料で形成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、車両等に搭載されて電動機や発電機として使用される回転電機の固定子に関する。

従来、車両に搭載されて使用される回転電機として、回転可能に設けられた回転子と、該回転子と径方向に対向して配置され周方向に配列された複数のスロットを有する固定子コアおよび該固定子コアのスロットに巻装された固定子巻線を有する固定子と、を備えたものが一般に知られている。

そして、固定子コアに巻装される固定子巻線として、例えば特許文献１に開示されているように、Ｕ字状に形成された複数の導体セグメントの端末同士を接続して構成されるセグメント型の固定子巻線が知られている。この固定子巻線は、各導体セグメントの一対の直線部を軸方向一方側からスロット内に挿入して、スロットから軸方向他方側に延出した開放端部を周方向に捻って斜行部を形成し、異なる導体セグメントの斜行部の端末同士を溶接等で接合することにより結線されて固定子コアに巻装される。なお、導体セグメントは、導体部と、該導体部の外周面を覆う絶縁皮膜とにより構成されている。

特許第４４５０１２５号公報

ところで、上記のようなセグメント型の固定子巻線は、固定子コアに巻装される際に、スロットから軸方向他方側に延出した導体セグメントの開放端部を所定の圧力（定圧）で周方向に捻って変形させる捻り加工を施すことにより斜行部を形成する。このとき、導体セグメントが固定子コアの軸方向端面とスロットの内壁面とが交わる角部に接触して、導体セグメントの表面を覆う絶縁皮膜の損傷や潰れが発生し易いことから、絶縁不良に繋がる恐れがある。

また、固定子巻線は、通電により発熱し高温になるため、温度上昇に伴って各導体セグメントの表面を覆う絶縁皮膜が熱膨張する。そのため、固定子コアのスロット内に収容された導体セグメントのスロット収容部は、絶縁皮膜の熱膨張率と導体部や固定子コアの熱膨張率との差に基づくストレスによって、絶縁皮膜の損傷や潰れが発生し易い。よって、この場合にも絶縁不良に繋がる恐れがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、捻り加工時や高温環境下における固定子巻線の絶縁不良の発生を防止して、良好な絶縁性能を確保し得るようにした回転電機の固定子を提供することを解決すべき課題とするものである。

上記課題を解決するためになされた本発明は、周方向に配列された複数のスロット（２５）を有する円環状の固定子コア（２２）と、前記スロットに挿入されて前記スロットから軸方向の外部に延出した開放端部が周方向に捻られてなる斜行部（２３ｅ）を有する複数の導体セグメント（２３）の前記斜行部の端末同士を互いに接合することにより前記固定子コアに巻装された固定子巻線（２１）と、を備えた回転電機の固定子において、前記導体セグメントは、導体部（２３ｊ）と、該導体部の外周面を覆う絶縁層（２３１ｋ）及び該絶縁層の外周面を覆う保護層（２３２ｋ）からなる２層構造の絶縁皮膜（２３ｋ）と、を有し、前記保護層は、常温ではヤング率が前記絶縁層と同等かそれ以上であり、且つ前記固定子巻線の発熱による高温環境下では前記ヤング率が前記絶縁層よりも低い材料で形成されていることを特徴とする。

本発明において、常温とは、ＪＩＳで定められた「常温」即ち「２０℃±１５℃（５℃〜３５℃）」に準じる。また、高温環境下とは、回転電機が作動して固定子巻線の発熱により高温になった環境のことをいう。本発明における高温環境は、回転電機や固定子の仕様により異なり、約１６０℃〜２００℃である。

本発明によれば、導体セグメントは、導体部と、該導体部の外周面を覆う絶縁層及び該絶縁層の外周面を覆う保護層からなる２層構造の絶縁皮膜とを有し、保護層は、常温ではヤング率が絶縁層と同等かそれ以上であり、且つ高温環境下ではヤング率が絶縁層よりも低い材料で形成されている。

即ち、常温環境下では、絶縁皮膜の保護層のヤング率が絶縁層と同等か高くなるようにされている。そのため、スロットから軸方向他方側に延出した導体セグメントの開放端部に捻り加工を施す際に、固定子コアの軸方向端面とスロットの内壁面とが交わる角部に導体セグメントが接触しても、その角部の食い込みがヤング率の高い保護層で食い止められ、絶縁層にまで到達することが阻止される。これにより、絶縁層の損傷や潰れの発生を回避し、絶縁不良の発生をより確実に防止することができる。

また、固定子巻線の発熱に伴う高温環境下においては、絶縁皮膜の保護層のヤング率が絶縁層よりも低くなるようにされている。そのため、絶縁皮膜や導体の熱膨張時によって、スロット内において絶縁皮膜が導体と固定子コアの間で潰され、所定の寸法まで変形する定寸変形によるストレスに対して、保護層が潰れることで応力を逃がすことができる。これにより、絶縁層の損傷や潰れの発生を回避し、絶縁不良の発生を防止することができる。したがって、本発明によれば、捻り加工時や高温環境下における固定子巻線の絶縁不良の発生を防止して、良好な絶縁性能を確保することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載された各部材や部位の後の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的な部材や部位との対応関係を示すものである。

実施形態１に係る回転電機の軸方向断面図である。 実施形態１に係る固定子の全体斜視図である。 実施形態１において用いられる導体セグメントの断面図である。 実施形態１において固定子コアのスロットに導体セグメントを挿入する状態を示す説明図である。 絶縁皮膜を構成する絶縁層と保護層に関してヤング率と環境温度の関係を示すグラフである。 比較例１に係る導体セグメントの断面図である。 比較例２に係る導体セグメントの断面図である。 実施形態１において捻り加工が施される際の導体セグメントの状態を示す説明図であり、（ａ）は捻り加工直前の状態を示し、（ｂ）は捻り加工直後の状態を示す。 実施形態１において捻り加工が施される際の導体セグメントの図８（ｂ）Ａ部における形状変化を示す説明図であり、（ａ）は捻り加工直前の状態を示し、（ｂ）は捻り加工直後の状態を示す。 実施形態１において用いられる導体セグメントの模式的斜視図である。 実施形態１に係る固定子の部分断面図である。 実施形態１に係る固定子の接合側エンド部の一部を示す斜視図である。 実施形態１において導体セグメントが収容される固定子コアのスロットを説明するための固定子の部分断面図である。

以下、本発明に係る回転電機の実施形態について図面を参照して具体的に説明する。

〔実施形態１〕
本実施形態に係る回転電機１は、車両用交流発電機として用いられるものであって、図１に示すように、電機子として働く固定子２と、界磁として働く回転子３と、固定子２および回転子３を収容し、締結ボルト４ｃによって連結、固定されたフロントハウジング４ａおよびリアハウジング４ｂと、交流電力を直流電力に変換する整流器５等を含んで構成されている。

固定子２は、図２に示すように、固定子コア２２と、複数の導体セグメント２３により構成されたセグメント型の固定子巻線２１と、固定子コア２２および固定子巻線２１間を電気絶縁する絶縁シート部材２４とを備えている。この固定子２は、フロントハウジング４ａおよびリアハウジング４ｂ間で挟持されることにより固定されており、回転子３の外周側に所定のエアギャップＧ（図８参照）を介して配置されている。固定子２の詳細な構造については後述する。

回転子３は、図１に示すように、フロントハウジング４ａおよびリアハウジング４ｂに回転可能に支持されたシャフト３３と一体になって回転するもので、ランデル型ポールコア３２と、界磁巻線３１とを備えている。なお、シャフト３３の前端部には、自動車に搭載された走行用のエンジン（図示せず）に図示しないベルト等を介して連結されたプーリ２０が固定されている。

ランデル型ポールコア３２は、フロント側およびリア側の一組のポールコア３２ａ、３２ｂを組み合わせて構成されている。各ポールコア３２ａ、３２ｂは、それぞれが６個の爪状磁極部３２ｃを有し、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻回して構成された界磁巻線３１を前後両側から挟み込むようにシャフト３３に嵌挿されている。本実施形態では、ポールコア３２ａ、３２ｂは、各８個の磁極を持ち、即ち、１６極の回転子３を形成している。

フロントハウジング４ａの軸方向端面（前端面）およびリアハウジング４ｂの軸方向端面（後端面）には、吸入孔４２ａ、４２ｂがそれぞれ設けられている。そして、フロント側の吸入孔４２ａから吸い込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すための斜流ファン３５がフロント側のポールコア３２ａの前端面に溶接等により固着されている。同様に、リア側の吸入孔４２ｂから吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すための遠心ファン３６がリア側のポールコア３２ｂの後端面に溶接等により固着されている。また、フロントハウジング４ａおよびリアハウジング４ｂには、固定子コア２２の軸方向両端から突出した固定子巻線２１のコイルエンド部に対向した部分に冷却風の吐出孔４１がそれぞれ設けられている。

シャフト３３の後端部には、界磁巻線３１の両端に電気的に接続されたスリップリング３７、３８が形成されており、これらのスリップリング３７、３８を介してブラシ装置７から界磁巻線３１に対して給電が行われるようになっている。

上述した構成を有する車両用交流発電機１は、ベルト等を介してプーリ２０にエンジンからの回転力が伝えられると、回転子３がシャフト３３と共に所定方向に回転する。この状態で、スリップリング３７、３８を介してブラシ装置７から回転子３の界磁巻線３１に励磁電圧を印加することにより、ポールコア３２ａ、３２ｂのそれぞれの爪状磁極部３２ｃが励磁されて、回転子３の回転周方向に沿って交互にＮＳ磁極が形成される。これにより、固定子巻線２１に三相交流電圧を発生させることができ、整流器５の出力端子から所定の直流電流を取り出すことができる。

次に、固定子２の詳細について図２〜図１３を参照しつつ説明する。固定子コア２２は、円環状の複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成されている。この固定子コア２２は、外周部を構成する円環状のバックコア部２２ａと、バックコア部２２ａから径方向内方へ突出し周方向に所定距離を隔てて配列された複数のティース部２２ｂとを有する。固定子コア２２の隣接する二つのティース部２２ｂの間には、多相の固定子巻線２１を収容できるように、軸方向に貫通するスロット２５が形成されている。本実施形態では、回転子３の磁極数１６に対応して、２組の３相の固定子巻線２１を収容するように、９６個のスロット２５が周方向に等間隔に配置されている。

固定子コア２２のスロット２５に装備された固定子巻線２１は、接合端部２３ｆ（図５参照）同士が互いに接合された複数のＵ字形状の導体セグメント２３により構成されている。導体セグメント２３は、図３に示すように、例えば銅等の導電性の金属材料よりなる導体部２３ｊと、導体部２３ｊの外周面を覆う２層構造の絶縁皮膜２３ｋとからなる断面が矩形の角線で形成されている。なお、接合端部２３ｆは、絶縁皮膜２３ｋが剥離されて内部の導体部２３ｊが露出した状態になっており、異なる導体セグメント２３の所定の接合端部２３ｆ同士が接合された後、絶縁処理が施されている。

絶縁皮膜２３ｋは、矩形断面の導体部２３ｊの外周面を覆う内層としての絶縁層２３１ｋと、絶縁層２３１ｋの外周面を覆う外層としての保護層２３２ｋとからなる。絶縁層２３１ｋは、エナメルで、約３０μｍの厚みに形成されている。そして、保護層２３２ｋは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂で、約１００μｍの厚みに形成されている。この保護層２３２ｋは、常温ではヤング率が絶縁層２３１ｋと同等かそれ以上であり、且つ高温環境下ではヤング率が絶縁層２３１ｋよりも低い材料で形成されている。

なお、保護層２３２ｋの厚みは、スロット２５から軸方向の外部に延出した開放端部が周方向へ捻られて斜行部２３ｅが形成される（以下、「捻り加工」ともいう）際に減少する絶縁皮膜２３ｋの厚み減少量よりも大きくなるように設定されている。これにより、捻り加工時において、絶縁層２３１ｋが破壊されて固定子巻線２１の絶縁不良が発生しないようにされている。また、保護層２３２ｋの厚みは、導体セグメント２３のスロット２５内に収容されたスロット収容部２３ａの高温環境下における絶縁皮膜２３ｋの厚み減少量よりも大きくなるように設定されている。これにより、高温環境下において、絶縁皮膜２３ｋの熱膨張時に保護層２３２ｋが潰れることで応力を逃がし、絶縁層２３１ｋの損傷や潰れの発生を回避して、絶縁不良の発生を防止するようにされている。

本実施形態において保護層２３２ｋに用いられているＰＥＥＫは、図５に示すように、常温を含む領域（１２０℃以下）ではヤング率が絶縁層２３１ｋよりも高く、且つ高温環境下（１６０℃以上）ではヤング率が絶縁層２３１ｋよりも低い特性を有するものである。なお、絶縁層２３１ｋを構成するエナメルのヤング率は、高温になるにつれて少しずつなだらかに低下しており、ＰＥＥＫのヤング率ほど急激に変化する温度帯域はない。

なお、図６に示す比較例１に係る導体セグメントは、銅よりなる導体部２３ｍと、導体部２３ｍの外周面を覆う絶縁層２３１ｎ及び該絶縁層２３１ｎの外周面を覆う保護層２３２ｎからなる２層構造の絶縁皮膜２３ｎとを有するものである。この場合、絶縁層２３１ｎは、実施形態１と同じエナメルで約３０μｍの厚みに形成され、保護層２３２ｎは、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）で約１００μｍの厚みに形成されている。比較例１において保護層２３２ｎに用いられているＰＰＳは、図５に示すように、常温環境から２００℃以上の高温環境下において常に、ヤング率が絶縁層２３１ｎよりも低い特性を有するものであって、この点で、本発明の保護層２３２ｋと比較例１の保護層２３２ｎは顕著に異なる。

また、図７に示す比較例２に係る導体セグメントは、従来例であって、銅よりなる導体部２３ｐと、導体部２３ｐの外周面を覆う単層構造の絶縁皮膜２３ｑとを有するものである。絶縁皮膜２３ｑは、実施形態１と同じエナメルで約８０μｍの厚みに形成されている。

この導体セグメント２３は、図４に示すように、一対の直線部２３ｇ、２３ｇとそれぞれの直線部２３ｇ、２３ｇの一端部同士を連結するターン部２３ｈとからなるＵ字形状のものが採用されている。この導体セグメント２３は、一対の直線部２３ｇ、２３ｇが所定のスロットピッチ離れた２個のスロット２５内に軸方向一方側から挿入された後、スロット２５から軸方向他方側の外部に延出する直線部２３ｇ、２３ｇの開放端部が、周方向の何れか一方側へ所定の角度をもって斜めに斜行するように捻られている。なお、この捻り加工は、常温環境下で行われる。

即ち、直線部２３ｇ、２３ｇの開放端部に上記の捻り加工が施される際には、図８（ａ）（ｂ）及び図９（ａ）（ｂ）に示すように、固定子コア２２の軸方向端面とスロット２５の内壁面とが交わる角部に導体セグメント２３が接触して、その角部が絶縁皮膜２３ｋに食い込んだ状態になる（図８（ｂ）のＡ部及び図９（ｂ）参照。）。このとき、導体セグメント２３は、常温において、絶縁皮膜２３ｋの保護層２３２ｋのヤング率が絶縁層２３１ｋのそれよりも高くされ、且つ保護層２３２ｋの厚みが、開放端部に施される捻り加工によって斜行部２３ｅが形成される際に減少する絶縁皮膜２３ｋの厚み減少量よりも大きくされているので、その角部の食い込みがヤング率の高い保護層２３２ｋで食い止められる。これにより、角部の食い込みが絶縁層２３１ｋまで到達しないので、絶縁層２３１ｋの損傷や潰れの発生が回避され、絶縁不良の発生が防止される。

これにより、導体セグメント２３は、図１０に示すように、スロット２５内に収容され軸方向に沿って直線状に延びる一対のスロット収容部２３ａ、２３ａと、スロット２５から軸方向に露出し周方向に延び出すコイルエンド部とを有する。コイルエンド部は、各スロット収容部２３ａ、２３ａの一端同士を連結するように一体に設けられてスロット２５の軸方向一端側（車両用交流発電機１のリア側で図１の右側。以下、同様）から突出するターン側エンド部２３ｂと、各スロット収容部２３ａ、２３ａの他端に一体に設けられてスロット２５の軸方向他端側（車両用交流発電機１のフロント側で図１の左側。以下、同様）から突出する一対の接合側エンド部２３ｃ、２３ｃとから構成されている。

ターン側エンド部２３ｂは、その先端に湾曲変形により形成された略Ｖ字状のターン部２３ｈを有している。一方、接合側エンド部２３ｃは、周方向に捻られて固定子コア２２の軸方向端面に対して所定の角度をもって斜めに斜行する斜行部２３ｅと、この斜行部２３ｅの先端に屈曲変形により一体に形成された接合端部２３ｆとを有している。

固定子コア２２の各スロット２５には、それぞれ偶数本（本実施形態では４本）の電気導体（各導体セグメント２３のスロット収容部２３ａ）が収容されている。一つのスロット２５内に収容された４本の電気導体は、図１１に示すように、径方向に沿って内側から内端層、内中層、外中層、外端層の順で一列に配列されている。各スロット２５内に収容されたこれらの電気導体が所定のパターンで接続されることにより、固定子巻線２１が形成される。なお、一つのスロット２５内に収容された４本の電気導体は同相の固定子巻線２１を形成している。

スロット２５内の電気導体は、軸方向一端側のターン側エンド部２３ｂにおいては、ターン部２３ｈを経由することにより電気的に接続されている。これにより、固定子コア２２の軸方向一端側には、スロット２５から突出した多数のターン部２３ｈによって第１コイルエンド群２１ａが形成されている（図２参照）。また、軸方向他端側の接合側エンド部２３ｃにおいては、接合端部２３ｆ同士をアーク溶接によって接合することにより電気的に接続されている。これにより、固定子コア２２の軸方向他端側には、スロット２５から突出した多数の接合側エンド部２３ｃによって第２コイルエンド群２１ｂが形成されている（図２，図１２参照）。

各スロット２５内の１本の電気導体は、所定の磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の１本の他の電気導体と対をなしている。例えば、図１３に示すように、一つのスロット２５内に収容された内端層の電気導体２３１ａは、固定子コア２２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ（ＮＳ磁極ピッチ）離れた他のスロット２５内の外端層の電気導体２３１ｂと対をなしている。同様に、一つのスロット２５内に収容された内中層の電気導体２３２ａは、固定子コア２２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２５内の外中層の電気導体２３２ｂと対をなしている。

そして、固定子コア２２の軸方向一端側のターン側エンド部２３ｂにおいて、これらの対をなす電気導体、即ち、内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとは、ターン部２３ｈ（２３１ｃ）を経由することにより接続されている。また、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとは、ターン部２３ｈ（２３２ｃ）を経由することにより接続されている。

即ち、固定子コア２２の軸方向一端側のターン側エンド部２３ｂにおいては、一つのスロット２５内に収容された内端層の電気導体２３１ａと内中層の電気導体２３２ａが、当該スロット２５から固定子コア２２の時計回り方向に向けて延出している。また、一つのスロット２５内に収容された外端層の電気導体２３１ｂと外中層の電気導体２３２ｂが、当該スロット２５から固定子コア２２の反時計回り方向に向けて延出している。

一方、一つのスロット２５内に収容された内中層の電気導体２３２ａは、固定子コア２２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２５内の内端層の電気導体２３１ａ’とも対をなしている。同様に、一つのスロット２５内に収容された外端層の電気導体２３１ｂ’は、固定子コア２２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２５内の外中層の電気導体２３２ｂとも対をなしている。

そして、固定子コア２２の軸方向他端側の接合側エンド部２３ｃにおいて、これらの対をなす電気導体、即ち、内中層の電気導体２３２ａと内端層の電気導体２３１ａ’とは、接合端部２３ｆ同士（２３２ｄと２３１ｄ’）の接合により接続されている（図１０参照）。また、外端層の電気導体２３１ｂ’と外中層の電気導体２３２ｂとは、接合端部２３ｆ同士（２３１ｅ’と２３２ｅ）の接合により接続されている（図１０参照）。

即ち、固定子コア２２の軸方向一端側のターン側エンド部２３ｂにおいては、一つのスロット２５内に収容された内端層の電気導体２３１ａと外中層の電気導体２３２ｂが、当該スロット２５から固定子コア２２の反時計回り方向に向けて延出している。また、一つのスロット２５内に収容された内中層の電気導体２３２ｂと外端層の電気導体２３１ｂが、当該スロット２５から固定子コア２２の時計回り方向に向けて延出している。

さらに、図４に示すように、内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとが、一連の導電体をＵ字形状に成形してなる大セグメント２３１により提供される。そして、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとが一連の導電体をＵ字形状に成形してなる小セグメント２３２により提供される。なお、基本となるＵ字形状の導体セグメント２３は、大セグメント２３１および小セグメント２３２によって構成される。

以上の構成を、全てのスロット２５の基本となる導体セグメント２３について繰り返す。なお、固定子巻線２１の各相について、基本となる導体セグメント２３により、固定子コア２２の周りを２周する巻線（コイル）が形成される。しかし、固定子巻線２１の各相について、出力用引き出し線および中性点用引き出し線を一体に有するセグメント、並びに１周目と２周目とを接続するターン部２３ｈを有するセグメントは、基本となる導体セグメント２３とは異なる異形セグメントで構成される。これら異形セグメントを用いて、固定子巻線２１の各相の巻線端が星型結線により結線される。

このようにして各スロット２５から軸方向他端側に形成された各導体セグメント２３の斜行部２３ｅのうち、所定の斜行部２３ｅの接合端部２３ｆ同士（端末同士）が溶接等で接合されることにより、複数の導体セグメント２３が所定の状態に接続される。これにより、固定子コア２２のスロット２５に巻装された三相の固定子巻線２１が形成される。その後、各スロット２５内に収容された複数の電気導体（各導体セグメント２３のスロット収容部２３ａ）及び絶縁シート部材２４は、スロット２５内に滴下されるワニス（接着部材）により固定子コア２２に固定される。

以上のように構成された本実施形態の固定子２によれば、導体セグメント２３は、導体部２３ｊと、絶縁層２３１ｋ及び保護層２３２ｋからなる２層構造の絶縁皮膜２３ｋとを有し、保護層２３２ｋのヤング率が、常温では絶縁層２３１ｋのそれよりも高くなるようにされている。そのため、スロット２５から軸方向他方側に延出した導体セグメント２３の開放端部に捻り加工を常温環境にて施す際に、固定子コア２２の軸方向端面とスロット２５の内壁面とが交わる角部に導体セグメント２３が接触しても、その角部の食い込みがヤング率の高い保護層２３２ｋで食い止められるので、絶縁層２３１ｋにまで到達することが阻止される。これにより、絶縁層２３１ｋの損傷や潰れの発生を回避して、絶縁不良の発生を防止することができる。

また、固定子巻線２１への通電により固定子巻線２１の発熱に伴う高温環境下においては、絶縁皮膜２３ｋの保護層２３２ｋのヤング率が絶縁層２３１ｋよりも低くなるようにされている。そのため、絶縁皮膜２３ｋや導体部２３ｊの熱膨張時により、スロット２５内で絶縁皮膜２３ｋが導体部２３ｊと固定子コア２２の間で圧縮され、所定の寸法まで変形する定寸変形によるストレスに対して、保護層２３２ｋが潰れることで絶縁層２３１ｋにかかる応力を逃がすことができる。これにより、絶縁層２３１ｋの損傷や潰れの発生を回避し、絶縁不良の発生を防止することができる。

また、本実施形態では、保護層２３２ｋの厚みは、開放端部が周方向へ捻られて斜行部２３ｅが形成される際（捻り加工が施される際）に減少する絶縁皮膜２３ｋの厚み減少量よりも大きくなるように設定されている。これにより、捻り加工時における固定子巻線２１の絶縁不良の発生をより確実に防止することが可能となる。さらに、保護層２３２ｋの厚みは、導体セグメント２３のスロット２５内に収容されたスロット収容部２３ａの高温環境下における絶縁皮膜２３ｋの厚み減少量よりも大きくなるように設定されている。これにより、高温環境下における固定子巻線２１の絶縁不良の発生をより確実に防止することが可能となる。

したがって、本実施形態の回転電機の固定子２によれば、捻り加工時や高温環境下における固定子巻線２１の絶縁不良の発生を防止して、良好な絶縁性能を確保することができる。

〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。

例えば、上記の実施形態１では、固定子巻線２１を構成する導体セグメント２３は、Ｕ字形状のものが採用されていたが、この他に、例えばＩ字形状の導体セグメントを採用することができる。このＩ字形状の導体セグメントを採用した場合には、固定子コア２２の軸方向両側で捻り加工が施されることにより斜行部２３ｅが形成されるので、捻り加工時における固定子巻線２１の絶縁不良の発生をより効果的に防止して、良好な絶縁性能を確保することが可能となる。

また、上記の実施形態１では、本発明に係る回転電機の固定子を車両用交流発電機に適用した例を説明したが、本発明は、車両に搭載される回転電機として、発電機、あるいは電動機、さらには両者を選択的に使用し得る回転電機にも適用することができる。

１…車両用交流発電機（回転電機）、 ２…固定子、 ３…回転子、 ２１…固定子巻線、 ２２…固定子コア、 ２３…導体セグメント、 ２３ａ…スロット収容部、 ２３ｅ…斜行部、 ２３ｊ…導体部、 ２３ｋ…絶縁皮膜、 ２３１ｋ…絶縁層、 ２３２ｋ…保護層、 ２５…スロット。

Claims (3)

1. 周方向に配列された複数のスロット（２５）を有する円環状の固定子コア（２２）と、前記スロットに挿入されて前記スロットから軸方向の外部に延出した開放端部が周方向に捻られてなる斜行部（２３ｅ）を有する複数の導体セグメント（２３）の前記斜行部の端末同士を互いに接合することにより前記固定子コアに巻装された固定子巻線（２１）と、を備えた回転電機の固定子において、
   前記導体セグメントは、導体部（２３ｊ）と、該導体部の外周面を覆う絶縁層（２３１ｋ）及び該絶縁層の外周面を覆う保護層（２３２ｋ）からなる２層構造の絶縁皮膜（２３ｋ）と、を有し、
   前記保護層は、常温ではヤング率が前記絶縁層と同等かそれ以上であり、且つ前記固定子巻線の発熱による高温環境下では前記ヤング率が前記絶縁層よりも低い材料で形成されていることを特徴とする回転電機の固定子。
2. 前記保護層の厚みは、前記開放端部が周方向へ捻られて前記斜行部が形成される際に減少する前記絶縁皮膜の厚み減少量よりも大きい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. 前記保護層の厚みは、前記導体セグメントの前記スロット内に収容されたスロット収容部（２３ａ）の高温環境下における前記絶縁皮膜の厚み減少量よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機の固定子。

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