KR101602085B1

KR101602085B1 - 회전 전기 기기 및 고정자 제조 방법

Info

Publication number: KR101602085B1
Application number: KR1020147017467A
Authority: KR
Inventors: 가즈히로 고토
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2016-03-17
Also published as: EP2800246A1; JPWO2013099001A1; WO2013099001A1; CN103947082A; KR20140106608A; EP2800246A4; CN103947082B; US10003232B2; US20140225465A1; JP5585657B2; EP2800246B1

Abstract

회전 전기 기기의 소형화와 용접성의 개선을 실현하는 회전 전기 기기를 제공하기 위해서, 평각 도체(D)를 굽힘 가공하여 형성한 세그먼트 코일(SC)과 세그먼트 코일(SC)이 삽입되는 슬롯(12)을 갖는 고정자 코어(20)를 고정자(10)에 갖는 회전 전기 기기(M)에 있어서, 고정자 코어(20)의 단부면으로부터 돌출되어 비틀어진 세그먼트 코일(SC)의 리드 부분(Sga)의 선단에 형성된 용접부는, 고정자(10)의 직경 방향으로 배열하는 용접 비드(Sgf) 중 적어도 1개가 고정자 코어(20)의 직경 방향으로 긴 장타원체이고, 장타원체의 길이 방향과 고정자 코어(20)의 축방향이 형성하는 각도는, 고정자 코어(20)의 중심축을 포함하는 코어 절단면 형상으로 90도보다 작게 한다.

Description

회전 전기 기기 및 고정자 제조 방법{ROTARY ELECTRIC MACHINE AND STATOR MANUFACTURING METHOD}

본 발명은, 세그먼트 코일을 사용한 고정자를 제조하는 기술에 관한 것으로, 상세하게는 고정자의 슬롯에 세그먼트 코일을 삽입한 후, 세그먼트 코일의 단부를 용접하는 기술에 관한 것이다.

최근, 환경 문제를 감안하여 자동차에 구동용의 모터를 탑재하는 케이스가 많아지고 있다. 차량 탑재되는 구동용의 모터는, 탑재 공간이 한정되므로 공간을 절약할 수 있는 것이 요구된다. 또한, 자동차의 구동 성능을 높이기 위하여 고출력화가 요구된다. 특히 하이브리드차는 엔진과 구동용 모터를 엔진 룸 내에 양쪽을 탑재해야만 해, 공간적인 제약은 엄격하다.

모터 및 회전 전기 기기의 소형화 및 고출력화를 도모하는 경우에는, 고정자에 구비된 코일에 흘리는 전류값을 높게 하는 것이 생각된다. 그러나, 이를 위해서는 고정자에 사용하는 코일의 단면적을 확보할 필요가 있고, 평각 도체를 사용한 코일을 사용하는 것이 제안되어 있다. 평각 도체로 코일을 형성하는 방법의 하나로서 세그먼트 코일을 사용한 것이 있다. 대략 U자 형상으로 평각 도체를 굽힘 가공하여 세그먼트를 형성하고, 세그먼트를 고정자 코어의 슬롯에 삽입한 후, 고정자의 리드측을 용접함으로써 코일을 형성하는 방법이다.

특허문헌 1에는, 회전 전기 기기의 권선 접합 방법에 관한 기술이 기재되어 있다. 고정자의 코일 엔드에 배치되는 리드 부분을 용접하는 데 있어서, 중간 보유 지지 부재를 리드 부분의 직경 방향 내주측으로부터 2번째의 개방 단부와 3번째의 개방 단부 사이에 삽입한다. 이에 대해, 제1 직경 방향 구속 부재를 최내주의 개방 단부에 직경 방향 내측으로부터 가압하고, 또한 제2 직경 방향 구속 부재를 최외주의 개방 단부에 직경 방향 외측으로부터 가압한다. 이어서, 토치와 부재 사이에 전압을 공급하고, 또한 토치에 불활성 가스를 공급하고, 토치와 개방 단부 사이에 아크 방전을 발생시켜, 직경 방향으로 인접하는 개방 단부끼리를 용접한다. 이에 의해, 용접성의 향상을 도모할 수 있다.

특허문헌 2에는, 회전 전기 기기의 세그먼트 순차 접합 스테이터 코일 및 그 제조 방법에 관한 기술이 기재되어 있다. 고정자 코어의 단부면으로부터 돌출된 리드 부분을 단부면측의 직경 방향의 간극은 좁고, 선단측의 직경 방향의 간극을 확장하는 구성으로 함으로써, 서로 근접하는 단부 선단부나 단부 사행부의 바람직하지 않은 상호 접촉, 절연 저항의 열화를 방지하면서, 슬롯의 점적률을 향상시킬 수 있다.

일본 특허 출원 공개 제2003-219614호 공보 일본 특허 출원 공개 제2004-32892호 공보

그러나, 특허문헌 1에 개시된 기술을 사용하여 회전 전기 기기에 사용하는 고정자를 제조하기 위해서는 이하에 설명하는 과제가 있다고 생각된다.

특허문헌 1에 기재된 기술을 사용하여 고정자의 리드 부분의 용접을 행하는 경우, 슬롯에 들어가는 평각 도체의 개수가 증가해 버리면, 대응할 수 없게 될 우려가 있다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 기술을 사용한 경우에는, 슬롯에 들어가는 평각 도체의 개수가 증가했을 때에는 유효하지만, 고정자의 체격이 커져 버릴 우려가 있다. 이는, 리드 단부를 고정자의 직경 방향으로 확장하기 때문이다. 그러나, 고정자는 상술한 바와 같이, 소형화, 고출력화가 요망되고 있으므로, 고정자의 코일 엔드가 커지는 것은 바람직하지 않다.

세그먼트 코일을 사용하는 고정자에서는, 고정자 코어가 갖는 슬롯에 삽입되는 평각 도체의 수가 증가함에 따라, 리드측에서의 용접 점수도 증가한다. 따라서, 세그먼트 코일을 사용하는 고정자의 고출력화를 도모하는 데 있어서는, 용접성의 향상이라는 과제는 해결해야 할 중요한 과제가 된다. 용접되어야 할 리드 선단부끼리는, 고정자 코어 단부면으로부터의 거리가 동등하고, 이웃하여 있는 것이 바람직하다. 한편, 세그먼트 코일의 형상 정밀도는, 굽힘 가공하여 형성한다고 하는 제조상의 문제로부터 높게 할 수 없다. 용접성의 개선은 특허문헌 2에 개시된 바와 같이 리드 선단부끼리의 거리를 이격하는 것이 유효하지만, 고정자의 체격이 커지는 결과를 초래하는데다가, 세그먼트 코일의 형상 정밀도의 영향으로 용접되는 리드 선단부끼리의 위치가 정렬되지 않는 것을 개선하는 점에 대해서는 언급되어 있지 않다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 과제를 해결하기 위해, 리드 부분의 용접성을 개선하여, 회전 전기 기기의 소형화를 실현하는 회전 전기 기기와, 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에 의한 회전 전기 기기는, 이하와 같은 특징을 갖는다.

(1) 평각 도체를 굽힘 가공하여 형성한 세그먼트를 복수 구비하는 세그먼트 코일과, 상기 세그먼트 코일이 삽입되는 슬롯을 갖는 고정자 코어를 고정자에 갖는 회전 전기 기기에 있어서, 상기 고정자 코어의 단부면으로부터 돌출되어 비틀어진 상기 세그먼트 코일의 리드 부분의 선단에 형성된 용접부는, 고정자의 직경 방향으로 배열하는 용접 비드 중 적어도 1개가 상기 고정자 코어의 직경 방향으로 긴 장타원체이고, 상기 장타원체의 길이 방향과, 상기 고정자 코어의 축방향이 형성하는 각도는, 상기 고정자 코어의 중심축을 포함하는 코어 절단면 상에서 90도보다 작은 것을 특징으로 한다.

(2) (1)에 기재된 회전 전기 기기에 있어서, 상기 용접부에 형성된 장타원체 용접 비드는, 그 길이 방향이 상기 고정자 코어의 리드측에 방사선 형상으로 배열하도록 배치되고, 이웃하여 배치되는 상기 장타원체 용접 비드는, 그 제1 용접 비드의 길이 방향 축심과, 제2 용접 비드의 길이 방향 축심이, 상기 코어 절단면 중 상기 제1 용접 비드 및 상기 제2 용접 비드가 배열되는 상기 고정자 코어의 중심축을 통과하는 직선을 포함하는 방사 평면 상에서, 동일한 방향을 향하도록 정렬되어 있는 것을 특징으로 한다.

(3) (2)에 기재된 회전 전기 기기에 있어서, 상기 장타원체 용접 비드 중, 상기 고정자 코어의 최외주에 배치되는 최외주 용접 비드 또는 상기 고정자 코어의 최내주에 배치되는 최내주 용접 비드가, 다른 용접 비드와는 상기 방사 평면 상에서 길이 방향의 방향이 상이한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에 의한 고정자 제조 방법은, 이하와 같은 특징을 갖는다.

(4) 평각 도체를 굽힘 가공하여 세그먼트를 형성하고, 상기 세그먼트를 복수 배치하여 세그먼트 코일을 형성하여, 고정자 코어가 갖는 슬롯에 상기 세그먼트 코일을 삽입하고, 상기 고정자 코어 단부면으로부터 돌출되는 상기 세그먼트 코일의 리드 부분을 비틀고, 상기 리드 부분의 선단을 용접하여, 고정자를 제조하는 고정자 제조 방법에 있어서, 상기 리드 부분의 선단에 상기 고정자 코어의 직경 방향으로 긴 장타원체의 용접 비드가 형성되고, 상기 장타원체의 길이 방향과, 상기 고정자 코어의 축방향이 형성하는 각도는, 상기 고정자 코어의 중심축을 포함하는 코어 절단면 상에서 90도보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

(5) (4)에 기재된 고정자 제조 방법에 있어서, 상기 고정자 코어의 슬롯으로부터 돌출되는 상기 세그먼트의 상기 리드 부분이 갖는 제1 박리 부분과, 인접하여 배치되는 제2 박리 부분의 높이가 상이하도록, 상기 리드 부분을 비틀어 성형하고, 상기 제1 박리 부분과, 상기 제2 박리 부분을 용접하여, 용접부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

(6) (4)에 기재된 고정자 제조 방법에 있어서, 상기 세그먼트의 상기 리드 부분의 선단에 모따기부를 형성한 제1 박리 부분과, 상기 제1 박리 부분에 인접하여 배치되는 제2 박리 부분이, 교대로 배치되도록 상기 세그먼트 코일이 형성되고, 상기 고정자 코어가 갖는 상기 슬롯에 상기 세그먼트 코일이 삽입되고, 상기 제1 박리 부분과, 상기 제1 박리 부분의 상기 모따기부가 향하는 방향과는 반대로 인접하여 배치되는 상기 제2 박리 부분을 용접하는 것을 특징으로 한다.

(7) (4) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 고정자 제조 방법에 있어서, 상기 제1 박리 부분이, 상기 제2 박리 부분보다도 상기 고정자 코어의 내주측에 배치되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명의 일 형태에 의한 회전 전기 기기에 의해, 이하와 같은 작용, 효과가 얻어진다.

상기 (1)에 기재된 형태는, 평각 도체를 굽힘 가공하여 형성한 세그먼트를 복수 구비하는 세그먼트 코일과, 세그먼트 코일이 삽입되는 슬롯을 갖는 고정자 코어를 고정자에 갖는 회전 전기 기기에 있어서, 고정자 코어의 단부면으로부터 돌출되어 비틀어진 세그먼트 코일의 리드 부분의 선단에 형성된 용접부는, 고정자의 직경 방향으로 배열되는 용접 비드 중 적어도 1개가 고정자 코어의 직경 방향으로 긴 장타원체이고, 장타원체의 길이 방향과, 고정자 코어의 축방향이 형성하는 각도는, 고정자 코어의 중심축을 포함하는 코어 절단면 상에서 90도보다 작다. 즉, 이웃하는 리드 부분 선단을 걸치도록 형성되는 용접 비드는, 장타원체 형상으로 형성된다.

이와 같은 형태에 의해, 이웃하는 리드 부분 선단끼리가 용접되어 용접 비드를 만들었을 때에, 이웃하는 용접 비드끼리가 접촉하기 어렵게 하는 것이 가능해진다. 고정자의 코일 엔드 부분은 회전 전기 기기의 소형화의 요청에 수반하여, 소형화되는 것이 바람직하다. 그러나, 리드 부분은 비틀림 공정을 거쳐서 리드 선단부끼리가 근접하는 위치로 구부러지지만, 이 비틀림 공정에 있어서 사용하는 비틀림 원환이라고 불리는 지그를 삽입할 때에, 리드 부분끼리의 사이에 약간의 간극을 필요로 한다. 또한, 리드 부분끼리의 거리가 가까우면, 용접 비드끼리가 접촉될 우려가 있으므로, 소정의 거리를 필요로 한다.

이로 인해, 고정자의 단부의 설계에 있어서는, 최저한의 용접 비드끼리의 거리를 확보하면서도 체격을 최소한으로 억제할 필요가 있다. 이 경우, 용접 비드의 크기가 의도한 범위의 형상이 되는 것이 전제이지만, 실제로 고정자를 제조해 보면, 리드 선단 부분의 높이가 불일치로 된다. 그 결과, 용접 비드의 형상이 안정되지 않고, 서로 간섭하는 케이스가 있는 것을 알 수 있었다. 특히, 후술하는 도 18에 도시한 바와 같이 이웃하여 형성되는 용접 비드가 대향하는 상태에서 서로 접근하도록 흘러 버리는 케이스에서는, 서로 접촉의 우려가 있어 절연 연면 거리를 확보하기가 어려워진다. 또한, 용접 부분은, 용접 후에 절연할 필요가 있지만, 소정의 간극을 확보할 수 없으면, 절연성 물질을 부착시켜 절연 피막을 형성하는 데 부적합하다.

이 점을 개선하기 위해, 의도적으로 용접하는 이웃하는 리드 선단 부분의 높이를 바꾸어, 용접 비드가 장타원체로 되도록 함으로써, 의도하지 않은 용접 비드의 흐름을 방해하는 것으로 된다. 결과, 필요 이상으로 리드 선단 부분의 거리를 이격할 필요가 없어져, 고정자의 소형화 및 회전 전기 기기의 소형화에 공헌하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 (2)에 기재된 형태는, (1)에 기재된 회전 전기 기기에 있어서, 용접부에 형성된 장타원체 용접 비드는, 그 길이 방향이 고정자 코어의 리드측에 방사선 형상으로 배열하도록 배치되고, 이웃하여 배치되는 장타원체 용접 비드는, 그 제1 용접 비드의 길이 방향 축심과, 제2 용접 비드의 길이 방향 축심이, 코어 절단면 중 제1 용접 비드 및 제2 용접 비드가 배열되는 상기 고정자 코어의 중심축을 통과하는 직선을 포함하는 방사 평면 상에서, 동일한 방향을 향하도록 정렬되어 있는 것이다.

고정자의 코일 엔드 부분에 형성하는 장타원체 용접 비드의 길이 방향의 방향을 정렬시킴으로써, 이웃하는 장타원체 용접 비드끼리가 간섭하는 것을 방지할 수 있다. 용접에 의해 용접 비드가 형성되는 과정에서는, 용접 비드의 형성이 중력의 영향을 받으므로, 하측에 위치하는 측에 용접 비드의 무게 중심이 치우치는 경향이 있다. 이 결과, 용접 비드의 하측의 쪽이 보다 다른 리드 부분에 접근하는 경향이 강해진다. 이로 인해, 이웃하는 장타원체 용접 비드가, 서로 대향하는 방향으로 용접 비드가 근접하면 서로 접촉할 우려가 있다. 이것을 피하기 위해, 적극적으로 장타원체 용접 비드를 만들도록 리드 부분의 높이를 조정하여, 타원체 용접 비드의 길이 방향이 동일한 방향을 향하도록 함으로써, 보다 리드 부분끼리의 거리를 근접시키는 것이 가능해진다. 이 결과, 회전 전기 기기의 소형화에 공헌하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 (3)에 기재된 형태는, (2)에 기재된 회전 전기 기기에 있어서, 장타원체 용접 비드 중, 고정자 코어의 최외주에 배치되는 최외주 용접 비드 또는 고정자 코어의 최내주에 배치되는 최내주 용접 비드가, 다른 용접 비드와는 방사 평면 상에서 길이 방향의 방향이 상이한 것이다. 이것은 구체적으로는, 예를 들어 타원체 용접 비드의 길이 방향 축심이 고정자 코어 축심측으로부터 고정자 코어 외주측을 향해 소정의 각도를 부여하여 배치되어 있는 경우, 즉, 내주측이 내려가고 외주측이 올라가는 형상으로 타원체 용접 비드가 형성되어 있는 경우에, 이것이 방사 평면 상에 있어서 복수 정렬하고, 최외주 용접 비드만 내주측이 올라가고 외주측이 내려가는 형상으로 되어 있으면, 타원체 용접 비드가 마주 보는 형상으로 되어 서로 간섭하는 것을 피할 수 있다.

즉, 최외주에 배치되는 최외주 용접 비드는 고정자의 외주측으로 흐르고, 최외주 용접 비드보다 내측에 배치되는 타원체 용접 비드는 고정자의 내주측으로 흐르므로, 간섭하기 어려워진다. 반대로, 최외주 용접 비드에 맞추어 내주측이 올라가고 외주측이 내려가는 형상의 타원체 용접 비드가 정렬되어, 최내주 용접 비드만이 내주측이 내려가고 외주측이 올라가는 구성으로 한 경우도 동일한 효과가 얻어진다. 이 결과, 고정자의 리드 부분끼리의 거리를 필요 이상으로 이격시킬 필요가 없어, 회전 전기 기기의 소형화에 공헌하는 것이 가능하다.

또한, 이와 같은 특징을 갖는 본 발명의 일 형태에 의한 고정자 제조 방법에 의해, 이하와 같은 작용, 효과가 얻어진다.

상기 (4)에 기재된 형태는, 평각 도체를 굽힘 가공하여 세그먼트를 형성하고, 세그먼트를 복수 배치하여 세그먼트 코일을 형성하여, 고정자 코어가 갖는 슬롯에 세그먼트 코일을 삽입하고, 고정자 코어 단부면으로부터 돌출된 세그먼트 코일의 리드 부분을 비틀어, 리드 부분의 선단을 용접하고, 고정자를 제조하는 고정자 제조 방법에 있어서, 리드 부분의 선단에 고정자 코어의 직경 방향으로 긴 장타원체의 용접 비드가 형성되고, 장타원체의 길이 방향과, 고정자 코어의 축방향이 형성하는 각도는, 고정자 코어의 중심축을 포함하는 코어 절단면 상에서 90도보다 작게 형성되는 것이다.

의도적으로 용접 비드가 장타원체로 되도록 하는, 즉 적극적으로 용접 비드의 형성 과정에 있어서 일방향으로 용접 비드가 흐르는 상황을 만들어 줌으로써, 필요 이상으로 리드 선단 부분의 거리를 이격할 필요가 없어져, (1)에 나타내는 회전 전기 기기와 동등한 효과, 즉 고정자의 소형화 및 회전 전기 기기의 소형화에 공헌하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 (5)에 기재된 형태는, (4)에 기재된 고정자 제조 방법에 있어서, 고정자 코어의 슬롯으로부터 돌출되는 세그먼트의 리드 부분이 갖는 제1 박리 부분과, 인접하여 배치되는 제2 박리 부분의 높이가 상이하도록, 리드 부분을 비틀림 성형하고, 제1 박리 부분과, 제2 박리 부분을 용접하여, 용접부를 형성하는 것이다. 인접하는 리드 부분끼리의 높이를 상이하게 하여, 예를 들어 제1 박리 부분을 제2 박리 부분보다 높게 해 둠으로써, 그 후, 용접부를 형성했을 때에, 의도한 방향으로 경사지는 용접 비드를 장타원체 형상으로 하는 것이 가능해진다. 따라서, 고정자의 리드 부분의 간격을 필요 이상으로 이격할 필요가 없어, 결과적으로 고정자의 소형화에 공헌하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 (6)에 기재된 형태는, (4)에 기재된 고정자 제조 방법에 있어서, 세그먼트의 리드 부분의 선단에 모따기부를 형성한 제1 박리 부분과, 제1 박리 부분에 인접하여 배치되는 제2 박리 부분이, 교대로 배치되도록 세그먼트 코일이 형성되고, 고정자 코어가 갖는 슬롯에 세그먼트 코일이 삽입되어, 제1 박리 부분과, 제1 박리 부분의 모따기부가 향하는 방향과는 반대로 인접하여 배치되는 제2 박리 부분을 용접하는 것이다. 모따기부를 세그먼트의 선단 부분에 형성하고, 모따기 부분을 갖는 제1 박리 부분과, 모따기 부분을 구비하지 않은 제2 박리 부분을 인접하여 배치하여, 용접한다. 이로 인해, 적극적으로 모따기 부분의 경사면을 따라 용접 비드가 흐르므로, 의도한 방향으로 장타원 용접 비드가 형성된다. 따라서, 고정자의 리드 부분의 간격을 필요 이상으로 이격할 필요가 없어, 결과적으로 고정자의 소형화에 공헌하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 (7)에 기재된 형태는, (4) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 고정자 제조 방법에 있어서, 제1 박리 부분이, 제2 박리 부분보다도 고정자 코어의 내주측에 배치되는 것이다. 이로 인해, 이웃하여 배치되는 장타원체 용접 비드는, 제1 용접 비드와 이웃에 배치되는 제2 용접 비드로 길이 방향 축심이, 제1 용접 비드 및 제2 용접 비드가 배열되는 방사 평면 상에서 동일한 방향을 향하도록 고정자가 형성된다. 따라서, 고정자의 리드 부분의 간격을 필요 이상으로 이격할 필요가 없어, 결과적으로 고정자의 소형화에 공헌하는 것이 가능해진다.

도 1은 제1 실시 형태의 회전 전기 기기의 평면도이다.
도 2는 제1 실시 형태의 고정자의 코일 엔드 부분 리드측의 확대 사시도이다.
도 3은 제1 실시 형태의 세그먼트의 평면도이다.
도 4는 제1 실시 형태의 고정자의 조립 공정의 개략을 도시하는 도면으로, (a)는 고정자 코어의 모식 사시도이고, (b)는 고정자 코어에 인슐레이터를 구비한 모습을 도시하는 모식 사시도이고, (c)는 세그먼트의 모식 사시도이고, (d)는 고정자 코어에 세그먼트를 삽입한 모습을 도시하는 모식 단면도이고, (e)는 세그먼트를 용접한 모습을 도시하는 모식 단면도이다.
도 5는 제1 실시 형태의 고정자의 조립 가공 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 제1 실시 형태의 고정자 코어의 슬롯에 슬롯 내 도선부가 들어간 상태의 단면도이다.
도 7은 제1 실시 형태의 고정자 코어의 슬롯에 슬롯 내 도선부가 들어간 상태의 슬롯 부분의 확대 단면도이다.
도 8은 제1 실시 형태의 비틀림 가공 전의 코일 엔드 부분을 확대한 단면도이다.
도 9는 제1 실시 형태의 비틀림 가공 후의 고정자의 코일 엔드 부분을 확대한 사시도이다.
도 10은 제1 실시 형태의 용접 지그의 사시도이다.
도 11은 제1 실시 형태의 용접 지그로 박리 부분을 클램프한 상태의 사시도이다.
도 12는 제1 실시 형태의 비틀림 가공 후의 리드 부분의 선단 측면도이다.
도 13은 제1 실시 형태의 용접후의 리드 부분의 선단 측면도이다.
도 14는 제1 실시 형태의 부분적으로 도시한 리드 부분의 상태를 도시한 측면도이다.
도 15는 제1 실시 형태의 고저차가 형성된 리드 부분의 선단 측면도이다.
도 16은 제1 실시 형태의 고저차가 형성된 리드 부분의 선단을 용접한 모습을 도시하는 측면도이다.
도 17은 제1 실시 형태와의 비교예로서 도시한, 고저차가 형성된 리드 부분의 선단 측면도이다.
도 18은 제1 실시 형태와의 비교예로서 도시한, 고저차가 형성된 리드 부분의 선단을 용접한 모습을 도시하는 측면도이다.
도 19는 제2 실시 형태의 고저차가 형성된 리드 부분의 선단 측면도이다.
도 20은 제2 실시 형태의 고저차가 형성된 리드 부분의 선단을 용접한 모습을 도시하는 측면도이다.
도 21은 제3 실시 형태의 리드 부분의 선단 측면도이다.
도 22는 제3 실시 형태의 리드 부분의 선단을 용접한 모습을 도시하는 측면도이다.

우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해, 도면을 사용하여 설명한다.

도 1에, 제1 실시 형태의 회전 전기 기기 M의 평면도를 도시한다. 도 2에, 고정자(10)의 코일 엔드 부분 리드측의 확대 사시도를 도시한다. 단, 도 2에서는, 설명을 위해 회전자(40)를 생략하고 있다. 고정자(10)는, 고정자 코어(20)와 세그먼트 코일 SC를 포함한다. 대략 원통 형상의 전자 강판을 적층하여 이루어지는 고정자 코어(20)에는, 고정자 코어(20)의 내주측으로 돌출되도록 형성되는 티스(11)와, 이웃하는 티스(11) 사이에 슬롯(12)을 갖는 구성으로 되어 있다.

고정자 코어(20)에 형성된 티스(11)의 수는 48이고, 슬롯(12)의 수도 동일하게 48이 준비되어 있다. 고정자 코어(20)의 외측 테두리부에는, 고정자 코어(20)보다 외주측으로 볼록해지도록 형성된 리브(21)와, 리브(21)의 중앙에 형성된 볼트 구멍(22)을 갖는다. 볼트 구멍(22)을 이용하여 도시하지 않은 모터 커버 등을 고정자(10)에 설치 등을 할 수 있는 구성으로 되어 있다.

슬롯(12)에는, 절연성을 갖는 인슐레이터(25)가 삽입된다. 인슐레이터(25)는, 세그먼트 코일 SC와 고정자 코어(20) 사이의 절연을 확보하고 있다. 도 3에, 세그먼트 Sg의 평면도를 도시한다. 세그먼트 Sg는, 평각 도체 D를 대략 U자 형상으로 에지 와이즈 굽힘 가공하여 형성된 것이다. 이 세그먼트 Sg를 복수 종류 준비하여 원환 형상으로 배치하고, 리드 부분 Sga를 용접한 것이 세그먼트 코일 SC이다. 또한, 명세서 중에서는, 설명의 사정상 리드 부분 Sga를 용접하고 있지 않은 것도 세그먼트 코일 SC로 하고 있다.

세그먼트 Sg는 3개의 부분을 포함하고, 고정자 코어(20)의 슬롯(12)에 삽입되는 슬롯 내 도선부 Sgb와, 고정자(10)의 리드측에 고정자 코어(20)의 단부면으로부터 돌출된 리드 부분 Sga와, 반리드 부분 Sgc를 갖는다. 편의상, 리드 부분 Sga는 리드 부분 SgaA와 리드부 SgaB로 구분하여 칭한다. 또한, 슬롯 내 도선부 Sgb는, 슬롯 내 도선부 SgbA와 슬롯 내 도선부 SgbB로 구분하여 칭한다. 또, 반리드 부분 Sgc는 크랭크부 Sge와 사변부 SgdA와 사변부 SgdB를 포함하는 것으로 한다. 또한, 도 2 및 도 3에는 도시하고 있지 않으나 리드 부분 SgaA 및 리드부 SgaB의 선단에는, 후술하는 박리 가공된 박리 부분 Sgi가 형성된다.

회전 전기 기기 M에는 고정자(10)의 내주측에 회전자(40)가 형성되어 있다. 회전자(40)는 도시하지 않은 전자 강판이 복수 적층된 적층 강판(41)에 영구 자석편(42)이 다수 배치된 것이고, 회전자(40)의 중심에는 샤프트(43)가 형성되어 적층 강판(41)과 결합되어 있다. 고정자(10)와 회전자(40) 사이는 갭이 형성되지만, 이 갭은 최대한 작은 편이 바람직하다. 단, 회전자(40)를 회전시켰을 때에 고정자(10)의 내주측에 간섭하지 않을 정도의 공차가 형성되는 갭으로 고려되어 있다.

도 4에, 고정자(10)의 조립 공정의 개략을 도시한다. 도 4의 (a)에, 고정자 코어(20)의 사시도를 도시한다. 도 4의 (b)에, 고정자 코어(20)에 인슐레이터(25)를 구비한 사시도를 도시한다. 도 4의 (c)에, 세그먼트 Sg의 사시도를 도시한다. 도 4의 (d)에, 고정자 코어(20)에 세그먼트 Sg를 삽입한 단면도를 도시한다. 도 4의 (e)에, 세그먼트 Sg를 용접한 모습을 단면도로 도시한다. 또한, 도 4에 도시하고 있는 사시도는 설명을 위해 형상을 간략화하고 있다. 도 4의 (a)에 도시되는 고정자 코어(20)에 형성되는 슬롯(12)에, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 인슐레이터(25)를 삽입한 상태에서, 도 4의 (c)에 도시하는 세그먼트 Sg를 삽입한다.

이 결과, 도 4의 (d)에 도시하는 상태가 된다. 즉, 세그먼트 Sg가 고정자 코어(20)의 단부로부터 일부 돌출되고, 리드 부분 SgaA 및 리드부 SgaB가 돌출되어 있는 상태로 되어 있다. 그리고, 리드 부분 SgaA 및 리드부 SgaB를 비틀고, 도 4의 (e)에 도시한 바와 같이 선단을 용접하여 용접 비드 Sgf를 형성한다. 이상, 도 4에서는, 고정자(10)의 형성 과정에 대해 개념적으로 설명했다. 그러나, 실제의 조립 공정에서는, 도 4의 (c)와 도 4의 (d) 사이에 세그먼트 Sg를 원환 형상으로 배치하는 정렬 공정을 필요로 한다.

도 5에, 고정자(10)의 조립 가공 공정의 흐름도를 도시한다. S1에서는, 「평각 도체의 직선화 및 잘라내기」를 행한다. 평각 도체 D는 도시하지 않은 보빈에 권취되어 있으므로, 풀어내어 교정을 행한 후에 필요한 길이로 잘라낸다. S2에서는, 「세그먼트 형성」을 행한다. 평각 도체 D를 에지 와이즈 굽힘 가공하고, 또한 도시하지 않은 형틀을 사용하여 크랭크부 Sge를 작성하여, 대략 U자형의 세그먼트 Sg를 얻는다. S3에서는, 「세그먼트 정렬」을 행한다. 세그먼트 Sg는, 고정자 코어(20)의 슬롯(12)에 슬롯 내 도선부 SgbA 또는 슬롯 내 도선부 SgbB가 10개 수용되도록, 세그먼트 Sg의 크랭크부 Sge를 조합하여 원통 형상으로 배치되어, 세그먼트 코일 SC를 형성한다.

S4에서는, 「인슐레이터 삽입」을 행한다. 고정자 코어(20)의 슬롯(12)에는, 고정자 코어(20)와 세그먼트 코일 SC의 절연을 도모하는 목적으로 인슐레이터(25)가, 각 슬롯(12)에 구비된다. 이 공정에서는, 인슐레이터(25)를 슬롯(12)에 삽입하여 위치 결정을 행한다. S5에서는, 「세그먼트 코일 삽입」을 행한다. 엄밀하게는 세그먼트 코일 SC를 고정자 코어(20)에 대해 근접시켜, 리드 부분 Sga를 인슐레이터(25)가 구비된 슬롯(12)에 삽입하는 공정이다.

S6에서는, 「웨지 삽입」을 행한다. 도 6에, 고정자 코어(20)의 슬롯(12)에 슬롯 내 도선부 Sgb가 들어간 상태의 단면도를 도시한다. 도 7에, 고정자 코어(20)의 슬롯(12)에 슬롯 내 도선부 Sgb가 들어간 상태의 슬롯(12) 부분의 확대 단면도를 도시한다. 도 7은 도 6에 도시하는 X 부분의 확대도에 해당한다. 슬롯(12)에, 세그먼트 Sg의 슬롯 내 도선부 Sgb가 10개 삽입된 상태에서, 고정자 코어(20)의 최내주측에 웨지 페이퍼(13)를 삽입한다. 웨지 페이퍼(13)는 티스(11)의 선단에 슬롯(12)으로 돌출되도록 형성되어 있는 볼록부(11a)에 의해, 팽팽하게 보유 지지된다.

S7에서는, 「비틀기 형성」을 행한다. 고정자 코어(20)에 삽입된 세그먼트 코일 SC의 리드 부분 Sga를 고정자 코어(20)의 직경 방향으로 비틀고, 이웃하는 코일끼리로 접속하는 형상으로 변형시킨다. 리드 부분 Sga의 비틀림 방향은, 도 2에 도시한 바와 같이 직경 방향으로 이웃하는 리드 부분 Sga끼리가 상이한 방향으로 비틀린다. S8에서는, 「Tig 용접」을 행한다. 도 4의 (e)에 도시한 바와 같이, 이웃하는 리드 부분 Sga끼리를 용접함으로써, 용접 비드 Sgf를 형성한다. 이때에, 도 1에 도시하는 외부 접속 단자(30)를 구비한 단자대(31)도 용접한다. S9에서는, 「코일 엔드부 절연 처리」를 행한다. 용접 비드 Sgf에 절연 피복을 실시하는 공정으로, 분체 도장에 의해 수지를 사용하여 절연 피복한다. 또한, 고정자 코어(20)에 부착된 세그먼트 코일 SC에 바니시를 함침시킨다.

도 8에, 비틀림 가공 전의 코일 엔드 부분을 확대한 단면도를 도시한다. 우선, 고정자 코어(20)에 세그먼트 코일 SC(원환 형상으로 배치된 세그먼트 Sg의 개방 단부측)를 삽입함으로써, 리드 부분 Sga가 고정자 코어(20)의 단부면으로부터 돌출되어, 도 8에 도시하는 상태로 된다. 리드 부분 Sga는, 내주측으로부터, 제1 리드 부분 Sga1, 제2 리드 부분 Sga2, 제3 리드 부분 Sga3, 제4 리드 부분 Sga4, 제5 리드 부분 Sga5, 제6 리드 부분 Sga6, 제7 리드 부분 Sga7, 제8 리드 부분 Sga8, 제9 리드 부분 Sga9 및 제10 리드 부분 Sga10으로 되어 있다. 제1 리드 부분 Sga1로부터 순서대로 제10 리드 부분 Sga10에 걸쳐서 순서대로 고정자 코어(20)의 단부면(20a)으로부터의 길이가 길어지도록 설정되어 있다.

도 9에, 고정자(10)의 비틀림 가공 후의 코일 엔드 부분을 확대한 사시도를 도시한다. 도 2의 사시도에서는 고정자(10) 내주측으로부터의 시점이지만, 도 9의 사시도에서는 고정자(10) 외주측으로부터의 시점에서 도시되어 있다. 도 8의 상태로부터 S7로 나타내는 비틀림 공정을 거쳐 도 2 혹은 도 9의 상태로 되도록 리드 부분 Sga를 비틀림 가공한다. 이 상태에서, S8에 도시되는 「Tig 용접」을 행한다. 도 10에, 용접 지그(100)의 사시도를 도시한다. 도 11에, 용접 지그(100)로 박리 부분 Sgi를 클램프한 상태의 사시도를 도시한다. 또한, 설명에 불필요한 박리 부분 Sgi는 생략하고 있다. 용접 지그(100)는, 고정자 코어(20)에 형성되는 슬롯(12)에 대응한 방사선 형상으로 배치되는 게이트(110a)를 갖는 플레이트(110)를 구비하고, 게이트(110a)에는 클램프 고정측(111)과 클램프 이동측(112)을 구비하고 있다.

클램프 고정측(111) 및 클램프 이동측(112)은, 박리 부분 Sgi를 Tig 용접 가능하도록 위치 결정하고, 소정의 위치에 보유 지지하는 기능 외에, Tig 용접 시에는 접지와 접속되어 고정자의 스패터로부터의 보호나, 박리 부분 Sgi 및 용접 비드 Sgf의 냉각에 기여하는 기능도 갖고 있다. 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이 리드 부분 Sga가 갖는 박리 부분 Sgi를, 클램프 고정측(111) 및 클램프 이동측(112)에 의해 클램프한다. 구체적으로는, 클램프 고정측(111)과 클램프 이동측(112) 사이에 박리 부분 Sgi를 돌출시키도록 용접 지그(100)를 배치한 후, 클램프 이동측(112)을 이동시켜 리드 부분 Sga의 선단에 형성된 박리 부분 Sgi를 클램프한다.

클램프 고정측(111) 및 클램프 이동측(112)의 박리 부분 Sgi에 접촉하는 부분에는, 박리 부분 Sgi를 가이드하는 목적으로 테이퍼(111a) 및 테이퍼(112a)가 형성되어 있다. 이로 인해, 박리 부분 Sgi에 다소 정렬되지 않아도 센터링되고, 클램프 고정측(111)과 클램프 이동측(112)에 끼워 넣어져 위치가 결정된다. 그 후, 도시하지 않은 전극을 사용하여 이웃하는 박리 부분 Sgi끼리를 Tig 용접하여 접합한다.

도 12에, 비틀림 가공 후의 리드 부분 Sga의 선단 측면도를 도시한다. 도 13에, 용접 후의 리드 부분 Sga의 선단 측면도를 도시한다. 도 12 및 도 13에서는 용접 지그(100)는 생략하여 도시되어 있지만 실제로는 척킹한 상태에서 용접을 행한다. 또한, 도 12 및 도 13에서는 세그먼트 Sg끼리가 정렬된 이상적인 상태를 상정하고 있다. 또한, 도 12 및 도 13은 단면도로 하고 있지 않지만, 고정자 코어(20)의 중심축을 지나, 슬롯(12)의 중심 부분을 절단하는 코어 절단면 및 방사 평면에 해당하는 면을 도시하는 도면이다. 이와 같이, 리드 부분 Sga의 박리 부분 Sgi를 용접함으로써 용접 비드 Sgf를 박리 부분 Sgi의 선단에 형성한다. Tig 용접에서는 모재를 녹여 용접하므로, 이웃하는 박리 부분 Sgi끼리가 서로 녹아 전기적으로 접합한 상태로 된다. 또한, 이 도 13의 상태는, 모식적으로 도시된 이상적인 상태로, 실제로는 후술하는 이유로, 리드 부분 Sga끼리의 높이가 상이하다.

도 14에, 부분적으로 도시한 리드 부분 Sga의 상태를 나타내는 측면도를 도시한다. 도 15에, 고저차가 형성된 리드 부분 Sga의 선단 측면도를 도시한다. 도 16에, 고저차가 형성된 리드 부분 Sga의 선단을 용접한 측면도를 도시한다. 전술한 비틀림 공정에서는, 도 14에 도시한 바와 같이, 예를 들어 제1 리드 부분 Sga1과 제2 리드 부분 Sga2의 경우에는, 제1 리드 부분 Sga1의 제1 박리 부분 Sgi1이, 제2 리드 부분 Sga2의 제2 박리 부분 Sgi2보다도 낮아지도록 비틀어진다. 이는, 도 12 및 도 13에서 도시된, 페어로 되는 리드 부분 Sga 중, 내주측이 낮아지도록 설정되는 것이 바람직하고, 제1 리드 부분 Sga1, 제3 리드 부분 Sga3, 제5 리드 부분 Sga5 및 제7 리드 부분 Sga7이 인접하는 리드 부분 Sga보다도 낮아지도록 비틀어지는 것이 바람직하다. 또한, 제9 리드 부분 Sga9만은, 제10 리드 부분 Sga10의 쪽이 낮아지도록 설정되어, 용접된다.

이와 같이 하여, 박리 부분 Sgi끼리를 용접하여 용접 비드 Sgf를 형성한다. 단, 도 16에서는 용접 비드 Sgf와 구분하여 칭하기 위해 제1 타원체 용접 비드 Sgg1 내지 제5 타원체 용접 비드 Sgg5로 하고 있다. 제1 타원체 용접 비드 Sgg1 내지 제4 타원체 용접 비드 Sgg4는, 그 길이 방향이 대략 평행이 되도록 배열되어 있는 모습을 알 수 있다. 즉, 도 16의 지면이 형성하는 코어 절단면 상에 제1 타원체 용접 비드 Sgg1 내지 제4 타원체 용접 비드 Sgg4가 동일한 방향을 향하도록 정렬되어 있다. 또한, 타원체 용접 비드 Sgg는, 통상 용접될 때에 형성되는 용접 비드 Sgf와 같이 진구 형상에 접근하는 것이 아니라, 일부러 타원체 형상이 되도록 형성된 용접 비드 Sgf이다. 의도하지 않고 타원체 형상이 되는 용접 비드 Sgf도 존재하지만, 여기서는 일부러 구별하기 위해, 타원체 용접 비드 Sgg로 칭하여 나타낸다. 리드 부분 Sga의 Tig 용접을 행한 결과, 도 2 및 도 9에 도시된 바와 같은 코일 엔드 부분이 형성되고, 그 후, 도 1에 도시한 바와 같은 회전자(40)를 구비함으로써 회전 전기 기기 M이 형성된다.

제1 실시 형태의 고정자(10)는, 상기 구성이고, 상술한 형성 과정을 거쳐 형성되므로, 이하에 나타내는 작용 및 효과를 발휘한다.

우선, 효과로서 고정자(10)의 코일 엔드 부분의 용접성을 개선함과 함께, 고정자(10)의 소형화가 실현 가능한 점을 들 수 있다.

제1 실시 형태의 회전 전기 기기 M은, 평각 도체 D를 굽힘 가공하여 형성한 세그먼트 코일 SC와 세그먼트 코일 SC가 삽입되는 슬롯(12)을 갖는 고정자 코어(20)를 고정자(10)에 갖는 회전 전기 기기 M에 있어서, 고정자 코어(20)의 단부면으로부터 돌출되어 비틀어진 세그먼트 코일 SC의 리드 부분 Sga의 선단에 형성된 용접부는, 고정자(10)의 직경 방향으로 배열되는 용접 비드 Sgf 중 적어도 1개가 고정자 코어(20)의 직경 방향으로 긴 장타원체이고, 장타원체의 길이 방향과, 고정자 코어(20)의 축 방향이 형성하는 각도는, 90도보다 작다. 즉, 인접하는 리드 부분 선단을 걸치도록 형성되는 용접 비드 Sgf는, 장타원체 형상으로 형성되는 것이다.

고정자(10)의 코일 엔드는, 도 16에 도시된 바와 같이 제1 리드 부분 Sga1 및 제8 리드 부분 Sga8까지의 리드 부분 Sga에 형성된 용접 비드는, 고정자(10)의 내주측으로 기울도록 형성된 타원체 용접 비드 Sgg이다. 또한, 제9 리드 부분 Sga9와 제10 리드 부분 Sga10이 용접되어 형성된 제5 타원체 용접 비드 Sgg5는 외주측으로 낮아지도록 기울어져 있다.

혹은, 도시하지 않지만 제1 타원체 용접 비드 Sgg1 내지 제4 타원체 용접 비드 Sgg4, 또는 제5 타원체 용접 비드 Sgg5 중 어느 하나가, 도 13에 도시하는 용접 비드 Sgf와 같이 구형상으로 형성되어 있는 상태의 고정자(10)이다. 전술한 바와 같이, 세그먼트 코일 SC를 고정자 코어(20)에 삽입한 경우, 다양한 요인으로부터 리드 부분 Sga의 선단의 위치를 정렬시키는 것은 곤란하다. 이는, 세그먼트 Sg가 평각 도체 D를 에지 와이즈 굽힘 가공 등의 굽힘 가공을 행하여 형성되는 것이므로, 세그먼트 Sg의 형상 정밀도를 높게 하기 어렵다는 이유나, 세그먼트 Sg의 형상의 특성으로부터 위치 결정하기 어렵다. 혹은, 고정자(10)의 조립 공정에 기인하는 리드 부분 Sga의 선단 위치의 부정렬 등의 이유를 들 수 있다. 이와 같은 이유에 의해, 리드 부분 Sga의 선단의 위치는, 도 12와 같이 고정밀도로 가로 일렬로 배열하는 것이 곤란하다.

도 17에, 비교예로서, 리드 부분의 선단이 정렬되어 있지 않은 모습을 나타낸 측면도를 도시한다. 도 18에, 비교예로서, 리드 선단이 정렬되어 있지 않은 상태에서 용접한 모습을 나타낸 측면도를 도시한다. 도 17 및 도 18에는, 리드 부분 Sga가 정렬되지 않고 배치되어 있는 상황을 도시한다. 구체적으로는, 제1 리드 부분 Sga1과 제4 리드 부분 Sga4가 제2 리드 부분 Sga2 및 제3 리드 부분 Sga3보다도 높게 튀어나와 있다. 이 상태에서 Sga끼리를 용접하면, 도 18에 도시한 바와 같이, 제1 타원체 용접 비드 Sgg1과 제2 타원체 용접 비드 Sgg2가 마주 향하는 상황에서, 서로 접근하는 방향으로 제1 타원체 용접 비드 Sgg1과 제2 타원체 용접 비드 Sgg2가 근접하게 된다. 이 결과, 제2 리드 부분 Sga2와 제3 리드 부분 Sga3의 거리에 따라서는, 접촉하여 도통해 버리는 것도 생각된다.

이러한 것을 피하기 위해, 제1 실시 형태의 고정자(10)의 제조에 있어서는, 리드 부분 Sga의 비틀림 공정에 있어서, 도 15에 도시하는 레이아웃이 되도록 리드 부분 Sga의 비틀림을 행한다. 혹은, 비틀림 공정 후에 선단 위치의 조정 공정을 설치해도 된다. 어쨌든, 리드 부분 Sga의 제1 리드 부분 Sga1이 제2 리드 부분 Sga2보다 낮고, 제3 리드 부분 Sga3이 제4 리드 부분 Sga4보다 낮고, 제5 리드 부분 Sga5이, 제6 리드 부분 Sga6보다 낮고, 제7 리드 부분 Sga7이 제8 리드 부분 Sga8보다 낮고, 제9 리드 부분 Sga9이 제10 리드 부분 Sga10보다도 높아지도록, 리드 부분 Sga의 형성을 행한다. 그리고, 그 후에 용접함으로써, 도 16에 도시한 바와 같은 상황, 혹은, 일부가 용접 비드 Sgf로서 구형상으로 형성되고, 도 18에 도시한 바와 같은 타원체 용접 비드 Sgg가 서로 근접하도록 용접 비드 Sgf가 형성되는 경우는 없어지므로, 리드 부분 Sga의 용접 시에 있어서의 불량의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 이와 같이 용접 비드 Sgf를 형성함으로써, 리드 부분 Sga끼리의 거리를 필요 이상으로 이격할 필요가 없어지므로, 리드 부분 Sga끼리의 사이의 거리를 최소한으로 고정하여, 고정자(10)의 코일 엔드 부분을 콤팩트하게 형성할 수 있다. 그 결과, 고정자(10)의 소형화에 공헌하는 것이 가능해진다.

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해, 도면을 사용하여 설명한다. 제2 실시 형태는, 제1 실시 형태의 고정자(10)와 거의 동일한 구성이지만, 리드 부분 Sga의 높이의 설정이 상이하다. 이하, 도면을 사용하여 그 점에 대해 설명을 행한다.

도 19에, 제2 실시 형태의 고저차가 형성된 리드 부분 Sga의 선단 측면도를 도시한다. 도 20에, 고저차가 형성된 리드 부분 Sga의 선단을 용접한 측면도를 도시한다. 제1 실시 형태와 상이한 점은, 고정자(10)의 외주 방향을 향해 짝수번째의 리드 부분 Sga, 즉, 제2 리드 부분 Sga2, 제4 리드 부분 Sga4, 제6 리드 부분 Sga6, 제8 리드 부분 Sga8, 제10 리드 부분 Sga10이 이웃하는 리드 부분 Sga에 비해 높아지도록 설정되어 있는 점이다.

이 리드 부분 Sga의 높이의 차이는, 세그먼트 Sg의 길이를 조정함으로써 실현하고 있다. 즉, 제1 리드 부분 Sga1보다 제2 리드 부분 Sga2의 고정자 코어(20) 단부면으로부터 돌출되는 길이가 길어지도록, 세그먼트 Sg의 길이를 길게 설정하고 있다. 세그먼트 Sg는, 고정자 코어(20)로 삽입하는 위치에 따라서 길이가 상이하므로, 길이를 변경해도 제조 비용은 거의 변하지 않는다. 또한, 제1 실시 형태에서 행한 바와 같이, 비틀림 공정에 있어서 높이를 조정하는 방법이나, 비틀림 후에 높이를 조정하는 공정을 마련해도 된다.

제2 실시 형태의 고정자(10)는, 상기 구성이고, 제1 실시 형태의 고정자(10)와 동등한 효과가 얻어진다. 즉, Tig 용접 후의 불량률의 저하를 도모할 수 있는 것과, 고정자(10)의 코일 엔드의 체격을 작게 하는 것이 가능하므로, 고정자(10) 그 자체의 크기를 작게 하는 것에 공헌하는 것이 가능하다.

다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해, 도면을 사용하여 설명한다. 제3 실시 형태는, 제1 실시 형태의 고정자(10)와 거의 동일한 구성이지만, 리드 부분 Sga의 선단의 형상이 상이하다. 이하, 도면을 사용하여 그 점에 대해 설명을 행한다.

도 21에, 제3 실시 형태의 리드 부분 Sga의 선단 측면도를 도시한다. 도 22에, 리드 부분 Sga의 선단을 용접한 측면도를 도시한다. 또한, 도 21 및 도 22에 도시되는 리드 부분 Sga는, 고정자(10)의 내주측의 4개만을 도시하고, 그 외에는 생략하고 있다. 제3 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와는 달리 세그먼트 Sg의 리드 부분 Sga의 형상을, 이웃하는 리드 부분 Sga에서 다른 형상으로 하고 있다. 도 21에 도시한 바와 같이, 제1 리드 부분 Sga1의 제1 박리 부분 Sgi1 및 제3 리드 부분 Sga3의 제3 박리 부분 Sgi3의 선단 부분에 경사면 C를 형성하고 있다.

이 경사면 C는, 고정자 코어(20)의 슬롯(12)에 삽입되는 세그먼트 Sg 중, 홀수번째의 리드 부분 Sga, 즉, 제1 리드 부분 Sga1, 제3 리드 부분 Sga3, 제5 리드 부분 Sga5, 제7 리드 부분 Sga7, 제9 리드 부분 Sga9에 각각 형성되어 있다. 또한, 제9 리드 부분 Sga9에 관해서는, 경사면 C를 형성하지 않고 제10 리드 부분 Sga10에 고정자(10)의 외주 방향으로 경사면 C가 향하도록 설치해도 된다.

이렇게 함으로써, 박리 부분 Sgi를 Tig 용접했을 때에는, 도 22에 도시한 바와 같이 제1 타원체 용접 비드 Sgg1 및 제2 타원체 용접 비드 Sgg2가 형성된다. 경사면 C를 형성함으로써, 적극적으로 Tig 용접에 의해 형성되는 용접 비드 Sgf가 경사면 C의 향하는 방향, 즉 고정자(10)의 내주 방향으로 흘러, 결과적으로 타원체 용접 비드 Sgg와 같이 타원체에 용접 비드 Sgf가 형성된다. 이렇게 함으로써, 용접 비드 Sgf끼리의 간섭을 억제하는 것이 가능해진다.

이와 같은 세그먼트 Sg를 사용함으로써, 예를 들어 도 17에 도시한 바와 같이 리드 부분 Sga의 선단의 위치가 정렬되지 않은 경우에도, 타원체 용접 비드 Sgg는 경사면 C의 향하는 방향으로 이동하기 쉽고, 결과적으로, 도 18에 도시한 바와 같이 서로 용접 비드 Sgf끼리가 서로 근접하는 용접 비드 Sgf를 형성하는 것을 피하는 것을 기대할 수 있다. 이 결과, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 고정자(10)와 마찬가지로, 용접 비드 Sgf 형성 후의 불량률을 저하시켜, 고정자(10)의 소형화에 공헌할 수 있다. 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 적극적으로 리드 부분 Sga의 높이를 변경하는 방침이지만, 제3 실시 형태에서는, 리드 부분 Sga의 선단의 형상을 고안함으로써, 동등한 효과를 겨냥하는 것이다.

이상, 본 실시 형태에 의거하여 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 구성의 일부를 적절히 변경함으로써 실시할 수도 있다. 예를 들어, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 나타낸 패턴 이외에도, 리드 부분 Sga의 선단의 높이를 상이하게 함으로써, 도 18에 도시한 바와 같이, 용접 비드 Sgf가 서로 근접하는 것을 회피할 수 있는 조합으로 하는 것을 방해하지 않는다. 예를 들어, 홀수번째의 리드 부분 Sga의 길이를, 짝수번째의 리드 부분 Sga의 높이보다도 높게 하도록 정렬시키는, 혹은, 그 반대로도 성립된다. 또, 이웃하는 리드 부분 Sga끼리가 동일한 높이이도록 하는 패턴을 조합해도 된다.

또한, 제3 실시 형태의 리드 부분 Sga의 선단 형상에 대해서도, 경사면 C와 같은 단순한 형상이 아니고, 라운딩 모따기나 일부를 도려내는 가공이어도, 용접 비드 Sgf의 흐르는 방향을 유도하는 것을 목적으로 하고 있는 것이면, 채용하는 것을 방해하지 않는다.

10 : 고정자
11 : 티스
12 : 슬롯
13 : 웨지지
20 : 고정자 코어
25 : 인슐레이터
40 : 회전자
D : 평각 도체
M : 회전 전기 기기
SC : 세그먼트 코일
Sg : 세그먼트
Sga : 리드 부분
Sgb : 슬롯 내 도선부
Sgc : 반리드 부분
Sge : 크랭크부
Sgf : 용접 비드
Sgg : 타원체 용접 비드
Sgi : 박리 부분

Claims

평각 도체를 굽힘 가공하여 형성한 세그먼트를 복수 구비하는 세그먼트 코일과, 상기 세그먼트 코일이 삽입되는 슬롯을 갖는 고정자 코어를, 고정자에 갖는 회전 전기 기기에 있어서,
상기 고정자 코어의 단부면으로부터 돌출되어 비틀어진 상기 세그먼트 코일의 리드 부분의 선단에 형성된 용접부는, 이웃하는 한 쌍의 상기 리드 부분이 용접되어 형성된 상기 고정자의 코어의 직경 방향으로 긴 장타원체이고,
제1 리드 부분과 그 이웃에 배치된 제2 리드 부분이 페어로 되어, 상기 한 쌍의 리드 부분이 형성되고,
상기 제1 리드 부분의 상기 고정자 코어의 단부면으로부터 선단까지의 높이를, 상기 제2 리드 부분의 상기 고정자 코어의 단부면으로부터 선단까지의 높이와 상이하게 함으로써, 상기 장타원체의 긴 축과 상기 고정자 코어의 중심축이 형성하는 각도가, 상기 고정자 코어의 중심축을 포함하는 코어 절단면 상에서 90도보다 작게 형성되고,
이웃하여 배치된 장타원체 용접 비드는, 그 제1 용접 비드의 긴 축과 제2 용접 비드의 긴 축이, 상기 코어 절단면 중 상기 제1 용접 비드 및 상기 제2 용접 비드가 배열되는 상기 고정자 코어의 중심축을 통과하는 직선을 포함하는 방사 평면 상에서, 동일 방향을 향하도록 정렬되어 있는 것,
을 특징으로 하는, 회전 전기 기기.
평각 도체를 굽힘 가공하여 형성한 세그먼트를 복수 구비하는 세그먼트 코일과, 상기 세그먼트 코일이 삽입되는 슬롯을 갖는 고정자 코어를, 고정자에 갖는 회전 전기 기기에 있어서,
상기 고정자 코어의 단부면으로부터 돌출되어 비틀어진 상기 세그먼트 코일의 리드 부분의 선단에 형성된 용접부는, 이웃하는 한 쌍의 상기 리드 부분이 용접되어 형성된 상기 고정자의 코어의 직경 방향으로 긴 장타원체이고,
제1 리드 부분과 그 이웃에 배치된 제2 리드 부분이 페어로 되어, 상기 한 쌍의 리드 부분이 형성되고,
상기 제1 리드 부분의 선단 또는 상기 제2 리드 부분의 선단에 모따기부를 형성함으로써, 상기 장타원체의 긴 축과 상기 고정자 코어의 중심축이 형성하는 각도가, 상기 고정자 코어의 중심축을 포함하는 코어 절단면 상에서 90도보다 작게 형성되고,
이웃하여 배치된 장타원체 용접 비드는, 그 제1 용접 비드의 긴 축과 제2 용접 비드의 긴 축이, 상기 코어 절단면 중 상기 제1 용접 비드 및 상기 제2 용접 비드가 배열되는 상기 고정자 코어의 중심축을 통과하는 직선을 포함하는 방사 평면 상에서, 동일 방향을 향하도록 정렬되어 있는 것,
을 특징으로 하는, 회전 전기 기기.
평각 도체를 굽힘 가공하여 형성한 세그먼트를 복수 구비하는 세그먼트 코일과, 상기 세그먼트 코일이 삽입되는 슬롯을 갖는 고정자 코어를, 고정자에 갖는 회전 전기 기기에 있어서,
상기 고정자 코어의 단부면으로부터 돌출되어 비틀어진 상기 세그먼트 코일의 리드 부분의 선단에 형성된 용접부는, 고정자의 직경 방향으로 배열되는 용접 비드 중 적어도 1개가 상기 고정자 코어의 직경 방향으로 긴 장타원체이고,
상기 장타원체의 길이 방향과 상기 고정자 코어의 축방향이 형성하는 각도는, 상기 고정자 코어의 중심축을 포함하는 코어 절단면 상에서 90도보다 작고,
상기 용접부에 형성된 장타원체 용접 비드는, 그 길이 방향이 상기 고정자 코어의 리드측에 방사선 형상으로 배열되도록 배치되고,
이웃하여 배치된 상기 장타원체 용접 비드는, 그 제1 용접 비드의 길이 방향 축심과, 제2 용접 비드의 길이 방향 축심이, 상기 코어 절단면 중 상기 제1 용접 비드 및 상기 제2 용접 비드가 배열되는 상기 고정자 코어의 중심축을 통과하는 직선을 포함하는 방사 평면 상에서, 동일 방향을 향하도록 정렬되어 있고,
상기 장타원체 용접 비드 중, 상기 고정자 코어의 최외주에 배치된 최외주 용접 비드 또는 상기 고정자 코어의 최내주에 배치된 최내주 용접 비드가, 다른 용접 비드와는 상기 방사 평면 상에서 길이 방향의 방향이 상이한 것
을 특징으로 하는, 회전 전기 기기.
평각 도체를 굽힘 가공하여 세그먼트를 형성하고, 상기 세그먼트를 복수 배치하여 세그먼트 코일을 형성하여, 고정자 코어가 갖는 슬롯에 상기 세그먼트 코일을 삽입하고, 상기 고정자 코어 단부면으로부터 돌출되는 상기 세그먼트 코일의 리드 부분을 비틀고, 상기 리드 부분의 선단을 용접하여, 고정자를 제조하는 고정자 제조 방법에 있어서,
이웃하는 한 쌍의 리드 부분은, 제1 리드 부분과 그 이웃에 배치된 제2 리드 부분으로 이루어지고,
상기 제1 리드 부분은 제1 박리 부분을 갖고, 상기 제2 리드 부분은 제2 박리 부분을 갖고,
상기 제1 박리 부분과 상기 제2 박리 부분은 교대로 상기 고정자 코어 단부면으로부터의 높이가 상이하게 되도록, 상기 제1 리드 부분과 상기 제2 리드 부분이 비틀어져 형성되고,
상기 제1 박리 부분과 상기 제2 박리 부분이 용접됨으로써, 상기 한 쌍의 리드 부분의 선단에 상기 고정자 코어의 직경 방향으로 긴 장타원체의 용접 비드가 형성되고,
상기 장타원체의 긴 축과 상기 고정자 코어의 중심축이 형성하는 각도는, 상기 고정자 코어의 중심축을 포함하는 코어 절단면 상에서 90도보다 작게 형성되는 것
을 특징으로 하는, 고정자 제조 방법.
평각 도체를 굽힘 가공하여 세그먼트를 형성하고, 상기 세그먼트를 복수 배치하여 세그먼트 코일을 형성하여, 고정자 코어가 갖는 슬롯에 상기 세그먼트 코일을 삽입하고, 상기 고정자 코어 단부면으로부터 돌출되는 상기 세그먼트 코일의 리드 부분을 비틀고, 상기 리드 부분의 선단을 용접하여, 고정자를 제조하는 고정자 제조 방법에 있어서,
상기 리드 부분의 선단에 상기 고정자 코어의 직경 방향으로 긴 장타원체의 용접 비드가 형성되고,
상기 장타원체의 길이 방향과 상기 고정자 코어의 축방향이 형성하는 각도는, 상기 고정자 코어의 중심축을 포함하는 코어 절단면 상에서 90도보다 작게 형성되고,
상기 세그먼트의 상기 리드 부분의 선단에 모따기부를 형성한 제1 박리 부분과, 상기 제1 박리 부분에 인접하여 배치된 제2 박리 부분이, 교대로 배치되도록 상기 세그먼트 코일이 형성되고,
상기 고정자 코어가 갖는 상기 슬롯에 상기 세그먼트 코일이 삽입되고,
상기 제1 박리 부분과, 상기 제1 박리 부분의 상기 모따기부가 향하는 방향과는 반대로 인접하여 배치된 상기 제2 박리 부분을 용접하는 것
을 특징으로 하는, 고정자 제조 방법.
평각 도체를 굽힘 가공하여 세그먼트를 형성하고, 상기 세그먼트를 복수 배치하여 세그먼트 코일을 형성하여, 고정자 코어가 갖는 슬롯에 상기 세그먼트 코일을 삽입하고, 상기 고정자 코어 단부면으로부터 돌출되는 상기 세그먼트 코일의 리드 부분을 비틀고, 상기 리드 부분의 선단을 용접하여, 고정자를 제조하는 고정자 제조 방법에 있어서,
상기 리드 부분의 선단에 상기 고정자 코어의 직경 방향으로 긴 장타원체의 용접 비드가 형성되고,
상기 장타원체의 길이 방향과 상기 고정자 코어의 축방향이 형성하는 각도는, 상기 고정자 코어의 중심축을 포함하는 코어 절단면 상에서 90도보다 작게 형성되고,
상기 고정자 코어의 슬롯으로부터 돌출되는 상기 세그먼트의 상기 리드 부분은 제1 박리 부분과, 제1 박리 부분에 인접하여 배치되는 제2 박리 부분을 갖고,
상기 제1 박리 부분이, 상기 제2 박리 부분보다도 상기 고정자 코어의 내주측에 배치된 것
을 특징으로 하는, 고정자 제조 방법.
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