JP2021097499A - 回転電機のステータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機のステータにおけるセグメントコイルの連結において、溶接を省略できる連結部材を用いながら、連結における接続抵抗の増加を抑制することである。【解決手段】回転電機のステータ１０は、ステータコア１２、及び、ステータコア１２に巻回されるステータコイル２０を有する。ステータコイル２０は、素材面が露出している状態の嵌合凹部を両端部に有する複数のセグメントコイル３０と、１つのセグメントコイルの嵌合凹部に一方端が嵌合しており、他のセグメントコイルの嵌合凹部に他方端が嵌合している導電性連結ピン６０ａ，６０ｂと、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、回転電機のステータに係り、特に、セグメントコイルを用いて巻回されるステータコイルを有する回転電機のステータに関する。

回転電機のステータにおいては、ステータコアにステータコイルが巻回される。ステータコイルとしては、複数のセグメントコイルを連結して巻回するものがある。例えば、略Ｕ字状のセグメントコイルをステータコアの一方側の軸方向端面側からスロットに挿入して組付け、ステータコアの他方側の軸方向端面から突出したセグメントコイルの端部を周方向に倒して屈曲させる。そして、この屈曲したセグメントコイルの端部を、同様の屈曲された他のセグメントコイルの端部に溶接し複数のセグメントコイルを連結して、ステータコアに巻回する。ここでは、セグメントコイルをステータコアに組み付けた後に、当該セグメントコイルの屈曲や溶接、溶接部分の絶縁処理等が必要となる。

特許文献１には、回転電機のステータ及びその製造方法として、両端部に嵌合凹部を有する連結部材を用い、一方端の嵌合凹部と他方側の嵌合凹部にそれぞれセグメントコイルの先端部を嵌合させることが開示されている。この技術では、セグメントコイルに関する溶接、溶接部分の絶縁処理等が不要になる。

特開２０１９-１２６１５３号公報

両端部に嵌合凹部を有する連結部材を用いて、一方端の嵌合凹部と他方側の嵌合凹部にそれぞれセグメントコイルの先端部を嵌合させる技術においては、嵌合の際に連結部材の両端側が拡張する変形を生じる。これによって、嵌合凹部の凹部内面とセグメントコイル先端部との間の接触部位における接触面積が減少し、連結における接続抵抗が増加し、連結品質が低下する。そこで、セグメントコイルの連結において、溶接を省略できる連結部材を用いながら、連結における接続抵抗の増加を抑制できる回転電機のステータが要望される。

本開示に係る回転電機のステータは、ステータコア、及び、ステータコアに巻回されるステータコイルを有する回転電機のステータであって、ステータコイルは、素材面が露出している状態の嵌合凹部を両端部に有する複数のセグメントコイルと、１つのセグメントコイルの嵌合凹部に一方端が嵌合しており、他のセグメントコイルの嵌合凹部に他方端が嵌合している導電性連結ピンと、を備える。

上記構成の回転電機のステータによれば、セグメントコイルの連結において、溶接を省略できる連結部材を用いながら、連結における接続抵抗の増加を抑制できる。

実施の形態に係る回転電機のステータにおいて、ステータコアと、これに組付けられる３つのセグメントコイルの間の連結に関する分解斜視図である。 図１において、３つのセグメントコイルと２つの導電性連結ピンを抜き出した拡大図である。 図２において、セグメントコイルの２つの先端部の嵌合凹部と導電性連結ピンとの連結状態を示す図である。 他の嵌合凹部の例について、導電性連結ピンがまだ連結されていない状態を示す図である。 図４に引き続いて、他の嵌合凹部と導電性連結ピンの連結状態を示す図である。 セグメントコイルと導電性連結ピンの連結方式について、図１とは別の連結方式の例を示す図である。 図１、図６とは別の連結方式の例を示す図である。 図１、図６、図７とは別の連結方式の例を示す図である。 図１、図６から図８とは別の連結方式の例を示す図である。 比較例として、従来技術のパイプ型の連結部材を用いて、セグメントコイルを連結する場合において、連結前の状態を示す断面図である。 図１０の状態から、圧入嵌合が設計通り進んだ場合の断面図である。 図１０の状態から、圧入嵌合によって、パイプ型の連結部材が変形する場合を示す図である。

以下に図面を用いて本開示に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、回転電機として、車両搭載用を述べるが、これは、説明のための例示であって、車両搭載以外の用途であっても構わない。

以下で述べる形状、材質、ステータのスロット数等は、説明のための例示であって、回転電機のステータの仕様に合わせ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、回転電機のステータ１０の斜視図である。以下では、特に断らない限り、回転電機のステータ１０を、ステータ１０と呼ぶ。ステータ１０が用いられる回転電機は、電動車両に搭載する回転電機である。回転電機は、電動車両が力行するときは電動機として機能し、電動車両が制動時にあるときは発電機として機能するモータ・ジェネレータで、三相同期型の回転電機である。回転電機は、図１に示すステータ１０と、ステータ１０の内周側に所定の間隔を隔てて配置されるロータとで構成される。図１ではロータの図示を省略した。ステータ１０は、ステータコア１２と、ステータコイル２０とを含む。

図１に、軸方向と径方向と周方向とを示す。軸方向は、ステータコア１２の中心穴の中心軸に沿った方向で、ステータコイル２０において動力線リードが引き出される方向がリード側で、その反対側が反リード側である。周方向は、中心軸を中心として円周方向に沿った方向である。径方向は、軸方向に垂直な面内で中心軸を通る放射状の方向であり、中心軸に向かう方向が内径側であり、中心軸から離れる方向が外径側である。

ステータコア１２は、ロータが配置される中心穴を有する磁性体部品で、円環状のバックヨーク１４とバックヨーク１４から内周側に突き出す複数のティース１６とを含む。隣接するティース１６の間の空間はスロット１８である。ティース１６の数とスロット１８の数は同数で、ステータコイル２０が三相巻線の場合は、ティース１６の数とスロット１８の数は、いずれも３の倍数である。

かかるステータコア１２は、バックヨーク１４とティース１６とを含み、スロット１８が形成されるように所定の形状に成形された円環状の磁性体薄板を所定枚数で軸方向に積み重ねた積層体である。磁性体薄板の両面には電気的な絶縁処理が施される。磁性体薄板の材質としては、珪素鋼板の一種である電磁鋼板を用いることができる。磁性体薄板の積層体に代えて、磁性粉末を一体化成形したものをステータコア１２としてもよい。

ステータコイル２０は、三相の分布巻コイルで、１つの相巻線が複数のティース１６に跨って１周ずつ巻回されて形成される。これは、説明のための例示であって、ステータ１０の仕様によっては、分布巻でなく集中巻であってもよい。分布巻においても、各相巻線についてそれぞれ２周ずつ分布巻されてもよい。

図１の例では、各相巻線は、それぞれ１周ずつ分布巻されるので、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線を一組として、ステータコア１２の周方向に沿って巻回される。

ステータコイル２０は、ステータコア１２のティース１６に複数のセグメントコイル３０を用いて巻回される。図１では、３スロット隔てた２つのスロット１８_Ｌ，１８_Ｒに配置されるＵ巻線用のセグメントコイル３０の一部として、２つのスロット１８_Ｌ，１８_Ｒにまたがって複数の巻数で巻回されるうちの最小単位の１巻き分に対応する部分を分解図として示す。２つのスロット１８_Ｌ，１８_Ｒの区別は、ステータコア１２の外径側から見て、左側にＬの添え字を付し、右側にＲの添え字を付す。

２つのスロット１８_Ｌ，１８_Ｒにまたがった１巻きは、２つの第一セグメントコイル３２、１つの第二セグメントコイル３４、及び、２つの導電性連結ピン６０で構成される。２つの第一セグメントコイル３２を区別して、第一セグメントコイル３２ａ，３２ｂと呼び、２つの導電性連結ピン６０を区別して、導電性連結ピン６０ａ，６０ｂと呼ぶ。第一セグメントコイル３２ａ，３２ｂ及び導電性連結ピン６０ａ，６０ｂに付した添え字ａ，ｂの区別は、同じスロット１８内で外径側に配置される方にａを付し、内径側に配置される方にｂを付す。図２は、２つの第一セグメントコイル３２ａ，３２ｂ、１つの第二セグメントコイル３４、及び、２つの導電性連結ピン６０ａ，６０ｂを抜き出して示す拡大図である。

第一セグメントコイル３２ａ，３２ｂは、断面が矩形形状の平角線を導体素線３６として、導体素線３６の周囲に絶縁皮膜３８を被覆し、所定の形状に成形した絶縁皮膜付き導体線である。

絶縁皮膜付き導体線の導体素線３６としては、銅線、銅錫合金線、銀メッキ銅錫合金線等が用いられる。絶縁皮膜３８としては、ポリアミドイミドのエナメル皮膜が用いられる。第一セグメントコイル３２ａ，３２ｂは、略Ｕ字状の形状を有する。図２に示すように、平角線の矩形断面の長辺面側が略Ｕ字状の正面であり、短辺面側が側面である。略Ｕ字状の形状は、短辺面を曲げるエッジワイズ曲げによって形成される。

略Ｕ字状の形状を有する第一セグメントコイル３２ａ，３２ｂは、軸方向両端に直線部を有する２本の平行な脚部４０_Ｌ，４０_Ｒと、脚部４０_Ｌ，４０_Ｒの一端同士を接続する折曲げ形状のターン部４２とを有する。脚部４０_Ｌ，４０_Ｒは、ステータコア１２の２つのスロット１８_Ｌ，１８_Ｒにそれぞれ挿入される部分である。平行な２つの脚部４０_Ｌ，４０_Ｒの間隔は、３スロット分の長さである。１スロット分の間隔をｄｓとすると、平行な２つの脚部４０_Ｌ，４０_Ｒの間隔３ｄｓである。ターン部４２は、ステータコイル２０において、反リード側のコイルエンドを形成する部分で、ターン部４２の折り曲げ形状は、ステータコア１２の周方向に沿った曲げであるが、部分円弧状ではなく、直線状に曲げられる。

脚部４０_Ｌ，４０_Ｒのそれぞれの先端面は、導体素線３６が露出するが、それ以外の第一セグメントコイル３２ａ，３２ｂの外周面は、絶縁皮膜３８で覆われる。

第二セグメントコイル３４は、断面が円形の丸線を導体素線３６として、導体素線３６の周囲に絶縁皮膜３８を被覆し、所定の略山形形状に成形した絶縁皮膜付き導体線である。第二セグメントコイル３４は、ステータコイル２０において、リード側のコイルエンドを形成する部分で、スロット１８内に挿入される部分を有さず、ステータコア１２の周方向のみならず径方向にも曲げられる。第二セグメントコイル３４の断面を円形の丸線とするのは、第二セグメントコイル３４の周方向及び径方向を含む複合的な曲げ加工を容易とするためである。

第二セグメントコイル３４は、周方向曲げ及び径方向曲げを含む複合曲げ部４４と、複合曲げ部４４の両端で、第一セグメントコイル３２ａ，３２ｂの脚部４０_Ｌ，４０_Ｒのそれぞれのリード側端面の側と接続する接続端部４６_Ｌ，４６_Ｒを有する。接続端部４６_Ｌ，４６_Ｒは、複合曲げ部４４の周方向両端部からそれぞれ反リード側に曲げられ、接続に必要な程度の長さで延伸する。

第二セグメントコイル３４における導体素線３６と絶縁皮膜３８の材質は、第一セグメントコイル３２ａ，３２ｂと同じでよいが、場合によっては異ならせてもよい。第二セグメントコイル３４は、円形断面の丸線であるので、矩形断面の平角線に比べるといずれの方向に対しても曲げ加工が容易で、曲げ加工による絶縁皮膜３８の損傷も少ない。したがって、丸線を用いる第二セグメントコイル３４の絶縁皮膜３８の厚さは、平角線を用いる第一セグメントコイル３２ａ，３２ｂの絶縁皮膜３８の厚さよりも薄くできる。

第二セグメントコイル３４の接続端部４６_Ｌ，４６_Ｒのそれぞれの先端面は、導体素線３６が露出するが、それ以外の第二セグメントコイル３４の外周面は、絶縁皮膜３８で覆われる。

第一セグメントコイル３２ａ，３２ｂの脚部４０_Ｌ，４０_Ｒにおいて導体素線３６が露出する先端面には、嵌合凹部５０が設けられる。嵌合凹部５０は、導電性連結ピン６０ａ，６０ｂの反リード側の端部を嵌合させるための凹部で、脚部４０_Ｌ，４０_Ｒの先端面の側を上方側として、上凹の円形有底穴である。嵌合凹部５０は、脚部４０_Ｌ，４０_Ｒにおいて、絶縁皮膜３８の部分には懸らないように導体素線３６の部分に設けられ、その内壁面は導体素線３６の露出面である。

脚部４０_Ｌ，４０_Ｒにおいて導体素線３６が露出する先端面は４つあるので、これらを区別して嵌合凹部５０_ａＬ，５０_ａＲ，５０_ｂＬ，５０_ｂＲと呼ぶ。添え字のａ，ｂは、第一セグメントコイル３２ａ，３２ｂの添え字ａ，ｂと同じ意味で、添え字Ｌ，Ｒは、脚部４０_Ｌ，４０_Ｒの添え字Ｌ，Ｒと同じ意味である。例えば、嵌合凹部５０_ａＬは、第一セグメントコイル３２ａの脚部４０_Ｌにおいて導体素線３６が露出する先端面に設けられる嵌合凹部５０である。他も同様である。

嵌合凹部５０_ａＬ，５０_ａＲ，５０_ｂＬ，５０_ｂＲの開口縁部は、嵌合を案内するように、斜面どりされる。嵌合凹部５０_ａＬ，５０_ａＲ，５０_ｂＬ，５０_ｂＲのそれぞれの円形有底穴は、互いに同一の内径と、互いに同一の穴深さを有する。

第二セグメントコイル３４の接続端部４６_Ｌ，４６_Ｒにおいて導体素線３６が露出する先端面には、嵌合凹部５２が設けられる。嵌合凹部５２は、導電性連結ピン６０ａ，６０ｂのリード側の端部を圧入によって嵌合させる凹部で、接続端部４６_Ｌ，４６_Ｒの先端面の側を下方側として、下凹の円形有底穴である。嵌合凹部５０は、接続端部４６_Ｌ，４６_Ｒにおいて、絶縁皮膜３８の部分には懸らないように導体素線３６の部分に設けられ、その内壁面は導体素線３６の露出面である。第二セグメントコイル３４には２つの接続端部４６_Ｌ，４６_Ｒがあるので、嵌合凹部５２も２つある。２つの嵌合凹部５２を区別して、接続端部４６_Ｌにおいて導体素線３６が露出する先端面に設けられる方を嵌合凹部５２_Ｌと呼び、接続端部４６_Ｒにおいて導体素線３６が露出する先端面に設けられる方を嵌合凹部５２_Ｒと呼ぶ。

嵌合凹部５２_Ｌ，５２_Ｒの開口縁部は、嵌合の案内をするように、斜面どりされる。加工の共通化を図るため、嵌合凹部５２_Ｌ，５２_Ｒのそれぞれの円形有底穴は、互いに同一の内径と、互いに同一の穴深さを有する。第二セグメントコイル３４における嵌合凹部５２の内径は、第一セグメントコイル３２の嵌合凹部５０の内径と同一に設定される。第二セグメントコイル３４における嵌合凹部５２の穴深さは、第一セグメントコイル３２の嵌合凹部５０の穴深さと同一に設定されるが、場合によっては、嵌合凹部５０の穴深さと異なる穴深さに設定してもよい。

導電性連結ピン６０ａ，６０ｂは、２つの第一セグメントコイル３２と一つの第二セグメントコイル３４を接続して、スロット１８_Ｌ，１８_Ｒにまたがった一巻きのステータコイル２０を形成するための連結部材である。部品の共通化を図るため、導電性連結ピン６０ａ，６０ｂは、互いに同一外形を有する。導電性連結ピン６０ａ，６０ｂは、導電性の材料を所定の外径と所定の長さを有する円柱形状に成形したものが用いられる。かかる導電性連結ピン６０ａ，６０ｂは、所定の外径を有する金属線を所定の長さに切断したものを用いることが出来る。切断面は、平坦面としてもよいが、嵌合を案内するように、先端面に適当な丸みをつけることが好ましい。

２つの第一セグメントコイル３２と一つの第二セグメントコイル３４を接続する方法としては、溶接法等でなく、嵌合法を用いる。即ち、導電性連結ピン６０ａは、反リード側の先端部が第一セグメントコイル３２ａの嵌合凹部５０_ａＬと嵌合し、リード側の先端部が第二セグメントコイル３４の嵌合凹部５２_Ｌと嵌合する。また、導電性連結ピン６０ｂは、反リード側の先端部が第一セグメントコイル３２ｂの嵌合凹部５０_ｂＲと嵌合し、リード側の先端部が第二セグメントコイル３４の嵌合凹部５２_Ｒと嵌合する。

嵌合法を用いるために、導電性連結ピン６０ａ，６０ｂの所定の外径は、第一セグメントコイル３２の嵌合凹部５０及び第二セグメントコイル３４の嵌合凹部５２の所定の内径と同じか、僅かに大きく設定される。逆に言えば、第一セグメントコイル３２の嵌合凹部５０及び第二セグメントコイル３４の嵌合凹部５２の所定の内径は、導電性連結ピン６０ａ，６０ｂの所定の外径と同じか、僅かに小さめに設定される。

導電性連結ピン６０ａ，６０ｂの材質としては、嵌合凹部５０，５２に嵌合させた場合に、嵌合凹部５０，５２の円形有底穴形状に倣って変形し、嵌合凹部５０，５２の導体素線３６の露出面に密着することが好ましい。かかる材質としては、軟質金属がよい。軟質金属としては、銅、銅合金等が用いられる。

図１、図２の場合には、第一セグメントコイル３２ａの左側の脚部４０_Ｌの嵌合凹部５０_ａＬと、第二セグメントコイル３４の左側の接続端部４６_Ｌの嵌合凹部５２_Ｌとが嵌合されて電気的機械的に一体化する。そして、第二セグメントコイル３４の右側の接続端部４６_Ｒの嵌合凹部５２_Ｒと、第一セグメントコイル３２ｂの右側の脚部４０_Ｒの嵌合凹部５０_ｂＲとが嵌合されて電気的機械的に一体化する。これにより、スロット１８_Ｌとスロット１８_Ｒとの間で、ステータコイル２０が一巻きされる。即ち、スロット１８_Ｒにおける第一セグメントコイル３２ａの脚部４０_Ｒから、第一セグメントコイル３２ａ、第二セグメントコイル３４、第一セグメントコイル３２ｂを経て、スロット１８_Ｌにおける第一セグメントコイル３２ｂの脚部４０_Ｌまで、一巻きされる。

図３は、第一セグメントコイル３２と第二セグメントコイル３４とが連結部材である導電性連結ピン６０で電気的機械的に連結される断面図の例である。ここでは、第一セグメントコイル３２ａの嵌合凹部５０_ａＬと第二セグメントコイル３４の嵌合凹部５２_Ｌとが導電性連結ピン６０ａで連結される。

嵌合凹部５０_ａＬと嵌合凹部５２_Ｌに圧入される前は、導電性連結ピン６０ａの所定の外径は、嵌合凹部５０_ａＬと嵌合凹部５２_Ｌの所定の内径と同じか僅かに大きいが、圧入されると、嵌合凹部５０_ａＬと嵌合凹部５２_Ｌの形状に倣って塑性変形する。これによって、導電性連結ピン６０ａの外周面は、嵌合凹部５０_ａＬと嵌合凹部５２_Ｌの内壁面に露出する導体素線３６に密着し、密着面全体が電気的接触面になる。

図３では、嵌合凹部５０_ａＬと嵌合凹部５２_Ｌの穴底形状は所定内径の円形としたが、図４、図５は、嵌合凹部５０_ａＬと嵌合凹部５２_Ｌの穴底形状について、穴の底側の端部の内径が所定内径よりも広がる形状とする例を示す断面図である。かかる穴底側広がり形状は、ハイドロフォーミング（バルジ成形）技術等で得ることが出来る。

図４は、第一セグメントコイル３２ａにおいて、穴の底側に広がり部５４を有する嵌合凹部５０_ａＬを形成し、そこに導電性連結ピン６０ａを圧入する前の状態を示す図である。図５は、図４から進み、嵌合凹部５０_ａＬに導電性連結ピン６０ａの反リード側の端部を圧入し、次に、導電性連結ピン６０ａのリード側の端部を、穴の底側に広がり部５４を有する嵌合凹部５２_Ｌが形成された第二セグメントコイル３４に圧入した状態の図である。導電性連結ピン６０ａの反リード側及びリード側の先端部は、広がり部５４の形状に倣って塑性変形し、嵌合凹部５０_ａＬと嵌合凹部５２_Ｌから抜けにくくなり、連結強度が向上する。また、広がり部５４の形状に倣って変形することで、導電性連結ピン６０ａの外周面と、嵌合凹部５０_ａＬ及び嵌合凹部５２_Ｌの内壁面に露出する導体素線３６との密着面積が増加し、連結における接続抵抗が低下する。

上記では、導電性連結ピン６０の断面形状は円形とし、これに対応して、嵌合凹部５０，５２の穴形状も円形としたが、これは説明のための例示であって、円形以外の形状、例えば、楕円形状、正方形形状、多角形形状等であってもよい。

また、上記では、セグメントコイル３０を構成する第一セグメントコイル３２を略Ｕ字状、第二セグメントコイル３４を略山形としているが、セグメントコイル３０の構成は、ステータ１０の仕様に応じて、適宜変更が可能である。図６から図９は、セグメントコイル３０の構成のバリエーションの例を示す図である。

図６は、第一セグメントコイル３２を、スロット１８に収容される部分だけを有する一直線状の２つの第一セグメントコイル７０ａ，７０ｂとする。そして、第一セグメントコイル３２の反リード側及びリード側に、それぞれ、略山形の第二セグメントコイル３４ａ，３４ｂを配置する。２つの第一セグメントコイル７０ａ，７０ｂと２つの第二セグメントコイル３４ａ，３４ｂは、４つの導電性連結ピン７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄで、連結される。かかる構成とした場合、ステータコイル２０のうちスロット１８内に収容される部分は、平角線で形成でき、コイルエンドとなる部分は、丸線で形成できる。その結果、スロット１８内における占積率を向上しつつ、コイルエンドを容易に成形（曲げ加工）できる。

図７は、セグメントコイル３０を２つの略Ｕ字状の第一セグメントコイル７４ａ，７４ｂとし、これらを２つの導電性連結ピン７２ａ，７２ｂで連結する構成である。かかる構成とした場合、２つの第一セグメントコイル７４ａ，７４ｂは、スロット１８内で、２つの導電性連結ピン７２ａ，７２ｂに嵌合されることになる。この場合、当該嵌合作業を容易にするために、ステータコア１２は、軸方向に２分割された分割コアとすることが望ましい。

図８は、セグメントコイル３０を２つの略Ｊ字状の第一セグメントコイル７６ａ，７６ｂとし、これらを２つの導電性連結ピン７２ａ，７２ｂで連結する構成である。略Ｊ字状とは、略山形の横線部の一端に、スロット１８内に収容される縦線部が繋がった形状である。

さらに、これまで説明したセグメントコイル３０は、いずれも、スロット１８の内部またはスロット１８の軸方向端部近傍において、連結されている。換言すれば、セグメントコイル３０のうちコイルエンドに対応する部分は、ステータコア１２の軸方向外側において、一つのスロット１８から他のスロット１８まで途中で途切れることなく延びている。かかる構成とすることで、コイルエンド高さを低減でき、ステータ１０を小型化できる。

場合によっては、図９に示すように、セグメントコイル３０同士の連結を、コイルエンドの途中で行ってもよい。かかる構成とした場合、コイルエンドの途中に、導電性連結ピン６０が存在することになり、コイルエンドの放熱性が向上する。

上記では、第一セグメントコイル３２，７０ａ，７０ｂ，７４ａ，７４ｂ，７６ａ，７６ｂと，第二セグメントコイル３４とで、導体素線３６の断面形状を変えているが、これを、同一断面形状の導体素線３６としてもよい。第一セグメントコイル３２等と第二セグメントコイル３４について導体素線３６の断面形状を揃えることで、コイル材料を共通化でき、材料費を低減できる。

上記構成の導電性連結ピン６０，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄを用いるステータコイル２０を含むステータ１０の作用効果について、従来技術のパイプ型の連結部材を用いる場合と比較して、さらに説明する。図１０から図１２は、従来技術のパイプ型の連結部材８０を用いて２つのセグメントコイル８２，８４を連結する場合における連結部分の断面図である。

図１０は、パイプ型の連結部材８０と、２つのセグメントコイル８２，８４について、連結前の状態を示す図である。パイプ型の連結部材８０は、導電性材料で構成されるパイプ部品である。セグメントコイル８２，８４は、導体素線３６の外周面が絶縁皮膜３８で覆われているが、連結部分は、絶縁皮膜３８が剥離され、導体素線３６が露出する。セグメントコイル８２，８４の導体素線３６の直径ｄ０は、パイプ型の連結部材８０の内径Ｄ０と同じか、僅かに大径である。

図１１は、パイプ型の連結部材８０の内径に、２つのセグメントコイル８２，８４のそれぞれの導体素線３６の先端部を圧入した状態を示す図で、圧入と嵌合が設計通りに進むと、この状態になる。実際には、各要素の寸法精度、圧入工程のばらつき等があり、図１２に示すように、２つのセグメントコイル８２，８４をパイプ型の連結部材８０の両側の開口から圧入すると、パイプ型の連結部材８０が塑性変形する。これによって、両側開口の付近が広がった連結部材８１となることがある。この場合には、広がった両側開口付近では連結部材８１とセグメントコイル８２，８４とが電気的機械的に接触していないため、図１１の設計状態に比べ、接触面積が減少し、連結強度が低下するとともに、連結における接続抵抗が増加する。図１２の状態を抑制するためには、嵌合のためのＤ０、ｄ０の寸法、圧入深さ等の管理を厳しく行う必要が生じる。

これに対し、導電性連結ピン６０等を用いる嵌合においては、図３、図４に示すように、嵌合凹部５０，５２に対する圧入方向が一方向で、凹部の底面まで押し込むことも可能で、嵌合凹部５０，５２の開口付近がむしろ閉じ気味になる。これによって、セグメントコイル３０と導電性連結ピン６０等とが広い面積で接触し、連結における接続抵抗が低下し、連結強度も増加して、連結品質が高められる。

また、導電性連結ピン６０等の嵌合凹部５０，５２への圧入は、凹部の底面まで押し込むことが可能であるから、圧入深さの管理を緩やかにできる。さらに、単純な棒材である導電性連結ピン６０等は、パイプ型の連結部材８０に比べ、加工費を安くできる。さらに、パイプ型の連結部材８０を用いる場合には、セグメントコイル８２，８４の先端部外周面の絶縁皮膜３８を剥離する必要がある。これに対し、導電性連結ピン６０等を用いる場合は、セグメントコイル３０の先端の導体素線３６が露出する端面を用いるので、セグメントコイル３０の外周面の絶縁皮膜３８の剥離が不要になる。また、パイプ型の連結部材８０を用いる場合は、連結部分においてパイプ型の連結部材８０が導電性のまま露出しているので、他の連結部材８０との間の電気的接触を防ぐために、連結部材８０の外周面を絶縁保護することが好ましい。これに対し、導電性連結ピン６０を用いる場合は、図３、図４に示すように、連結部分における導体素線３６の露出部分は少なく、あるとしても、セグメントコイル３０の絶縁皮膜３８よりも内側に位置する。したがって、他の導電性連結ピン６０との間の電気的接触はほとんど生じない。

上記のように、上記構成の回転電機のステータ１０によれば、セグメントコイル３０の連結において、溶接を省略できる連結部材としての導電性連結ピン６０を用いながら、連結における接続抵抗の増加を抑制できる。また、パイプ型の連結部材８０を用いる場合に比較して、工数を含めてコストが低減される。

１０ （回転電機の）ステータ、１２ ステータコア、１４ バックヨーク、１６ ティース、１８，１８_Ｌ，１８_Ｒ スロット、２０ ステータコイル、３０，８２，８４ セグメントコイル、３２，３２ａ，３２ｂ，７０ａ，７０ｂ，７４ａ，７４ｂ，７６ａ，７６ｂ 第一セグメントコイル、３４，３４ａ，３４ｂ，５４ 第二セグメントコイル、３６ 導体素線、３８ 絶縁皮膜、４０_Ｌ，４０_Ｒ 脚部、４２ ターン部、４４ 複合曲げ部、４６_Ｌ，４６_Ｒ 接続端部、５０，５０_ａＬ，５０_ａＲ，５０_ｂＬ，５０_ｂＲ，５２，５２_Ｌ，５２_Ｒ 嵌合凹部、５４ 広がり部、６０，６０ａ，６０ｂ，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ 導電性連結ピン（連結部材）、８０，８１ パイプ型の連結部材。

Claims (1)

1. ステータコア、及び、前記ステータコアに巻回されるステータコイルを有する回転電機のステータであって、
   前記ステータコイルは、
   素材面が露出している状態の嵌合凹部を両端部に有する複数のセグメントコイルと、
   １つの前記セグメントコイルの前記嵌合凹部に一方端が嵌合しており、他の前記セグメントコイルの前記嵌合凹部に他方端が嵌合している導電性連結ピンと、
   を備えることを特徴とする回転電機のステータ。

Images