JP4462392B2 - 交流発電機の固定子の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば内燃機関により駆動される交流発電機の固定子およびその製造方法に関し、特に所定形状に成形された扁平断面を有するコイル素線を固定子コアに巻装し、コイル素線の端部同士を溶接して構成された固定子コイルを有する交流発電機の固定子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３８は一般的な交流発電機の構成を示す断面図である。
この交流発電機は、ランドル型の回転子７がアルミニウム製のフロントブラケット１およびリヤブラケット２から構成されたケース３内にシャフト６を介して回転自在に装着され、固定子８が回転子７の外周側を覆うようにケース３の内壁面に固着されて構成されている。
シャフト６は、フロントブラケット１およびリヤブラケット２に回転可能に支持されている。このシャフト６の一端にはプーリ４が固着され、エンジンの回転トルクをベルト(図示せず)を介してシャフト６に伝達できるようになっている。回転子７に電流を供給するスリップリング９がシャフト６の他端部に固着され、一対のブラシ１０がこのスリップリング９に摺接するようにケース３内に配設されたブラシホルダ１１に収納されている。固定子８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ１８がブラシホルダ１１に嵌着されたヒートシク１７に接着されている。固定子８に電気的に接続され、固定子８で生じた交流を直流に整流する整流器１２がケース３内に装着されている。
【０００３】
回転子７は、電流を流して磁束を発生する回転子コイル１３と、この回転子コイル１３を覆うように設けられ、回転子コイル１３で発生された磁束によって磁極が形成される一対のポールコア２０、２１とから構成される。一対のポールコア２０、２１は、鉄製で、それぞれ爪形状の爪状磁極２２、２３が外周縁に周方向に等角ピッチで複数突設され、爪状磁極２２、２３をかみ合わせるように対向してシャフト６に固着されている。さらに、ファン５が回転子７の軸方向の両端に固着されている。
固定子８は、固定子コア１５と、この固定子コア１５に導線を巻回してなり、固定子コア１５の軸方向の両端に延在するコイルエンド群１６ａ、１６ｂを有する固定子コイル１６とから構成されている。
【０００４】
このように構成された交流発電機では、電流がバッテリ(図示せず）からブラシ１０およびスリップリング９を介して回転子コイル１３に供給され、磁束が発生される。この磁束により、一方のポールコア２０の爪状磁極２２がＮ極に着磁され、他方のポールコア２１の爪状磁極２３がＳ極に着磁される。一方、エンジンの回転トルクがベルトおよびプーリ４を介してシャフト６に伝達され、回転子７が回転される。そこで、固定子コイル１６に回転磁界が与えられ、固定子コイル１６に起電力が発生する。この交流の起電力が整流器１２を通って直流に整流されるとともに、その大きさがレギュレータ１８により調整され、バッテリに充電される。
【０００５】
つぎに、従来の固定子８の構造について図３９および図４０を参照しつつ具体的に説明する。図３９は従来の固定子コイルを構成するコイルセグメントを示す斜視図、図４０は従来の固定子の要部をフロント側から見た斜視図である。
図３９において、コイル素線としてのコイルセグメント３０は、絶縁被覆された断面が扁平な銅線材を所定の長さに切断し、切断された短尺のコイルメンバーに曲げ加工を施して所定の形状に成形されている。つまり、コイルセグメント３０は、断面の長手方向が略平行とされた直線状の一対の直線部３０ａと、断面の長手方向が頂部で約１８０°ねじられて直線部３０ａ間を略Ｖ字状に連結するターン部３０ｂとからなり、全体として略Ｕ字状に成形されている。
【０００６】
図４０において、固定子コア１５は円筒状に成形され、略長方形の断面形状を有するティース１５ａが径方向内方に突出するように周方向に等角ピッチで複数設けられ、コイルを収容するスロット１５ｂがティース１５ａ間に形成されている。各スロット１５ｂは溝方向が軸方向と平行で、かつ、内周側に開口している。また、絶縁紙１９が各スロット１５ｂ内に収納されている。ここでは、回転子７が１２極であり、固定子８は３６個のスロット１５ｂを有しており、毎極毎相当たりのスロット数が１となっている。
コイルセグメント３０は、ターン部３０ｂの高さをそろえて、３スロット数離れた対をなす各組のスロット１５ｂに２本ずつリヤ側から挿入されている。各スロット１５ｂには、４本の直線部３０ａが断面の長手方向を径方向に一致させて、径方向に１列に並んで収納されている。各スロット１５ｂから延出したコイルセグメント３０の開放端部側が固定子コア１５の端部近傍で周方向に曲げられ、さらにその開放端部３０ｃが断面の長手方向を径方向に一致させて軸方向と平行になるように曲げられている。そして、３スロット数離れたスロット１５ｂから延出したコイルセグメント３０の開放端部３０ｃ同士が径方向に重ねられて溶接され、各相４ターンの３相分の巻線群が構成されている。このように構成された３相分の巻線群が例えばＹ結線されて固定子コイル１６が作製されている。
【０００７】
この固定子コイル１６のリヤ側のコイルエンド部１６ｂは、コイルセグメント３０のターン部３０ｂが固定子コア１５のリヤ側で径方向に２列となって周方向に並んで配列されて構成されている。一方、フロント側のコイルエンド部１６ａは、３スロット数離れた一方のスロット１５ｂの内周側から１番目の位置（以下、１番地という）から延出するコイルセグメント３０の開放端部３０ｃと、他方のスロット１５ｂの内周側から２番目の位置（以下、２番地という）から延出するコイルセグメント３０の開放端部３０ｃとが径方向に重ねられて溶接されてなる内周側接合部３１と、３スロット数離れた一方のスロット１５ｂの内周側から３番目の位置（以下、３番地という）から延出するコイルセグメント３０の開放端部３０ｃと、他方のスロット１５ｂの内周側から４番目の位置（以下、４番地という）から延出するコイルセグメント３０の開放端部３０ｃとが径方向に重ねられて溶接されてなる外周側接合部３２とが、径方向に２列となって、周方向に並んで配列されて構成されている。
【０００８】
ここで、従来の固定子８の製造方法について図４１乃至図４８を参照しつつ説明する。
まず、図４１に示されるように、絶縁被覆された扁平な銅線材をニッパ等で所定の長さに切断し、コイルメンバー２９を得る。
ついで、このコイルメンバー２９を曲げ加工によりＵ字状に成形して図４２に示されるコイル素線としてのコイルセグメント３０を得る。
【０００９】
そして、ターン部３０ｂの高さをそろえて、３スロット数離れた対をなす各組のスロット１５ｂにコイルセグメント３０を２本ずつリヤ側から挿入する。この時、各スロット１５ｂには、４本の直線部３０ａが断面の長手方向を径方向に一致させて、径方向に１列に並んで収納される。その後、各スロット１５ｂから延出したコイルセグメント３０の開放端部側を固定子コア１５の端部近傍で周方向に曲げ、さらにその開放端部３０ｃを断面の長手方向を径方向に一致させて軸方向と平行になるように曲げる。これにより、３スロット数離れた一方のスロット１５ｂの１番地と３番地から延出した２本のコイルセグメント３０の開放端部３０ｃと、他方のスロット１５ｂの２番地と４番地から延出した２本のコイルセグメント３０の開放端部３０ｃとが、図４３および図４４に示されるように、径方向に１列に並ぶ。
【００１０】
ついで、図４５および図４６に示されるように、挟み込み治具２７を一直線に並べ、治具２７の先端同士を突き合わせて４本のコイルセグメント３０の端部側を保持する。そして、内周側の２本のコイルセグメント３０の開放端部３０ｃ同士をアークを使用したティグ溶接により溶融接合する。同様に、外周側の２本のコイルセグメント３０の開放端部３０ｃ同士をアークを使用したティグ溶接により溶融接合する。これにより、図４７および図４８に示されるように、内周側溶接部３１と外周側溶接部３２とが得られる。そして、各開放端部３０ｃ同士を溶接することにより、各相４ターンの３相分の巻線群が得られる。なお、溶接時の発熱は挟み込み治具２７を介して放熱用治具２８に伝達して放熱され、コイルセグメント３０の被膜焼けが防止される。
さらに、このように作製された３相分の巻線群が例えばＹ結線されて固定子コイル１６が作製される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の交流発電機の固定子においては、線材をニッパ等で切断して得られた短尺のコイルメンバー２９を曲げ加工してＵ字状のコイルセグメント３０を成形している。このコイルメンバー２９の切断面のサイド部には、図４１に示されるように、切断に起因する膨れＡとエッジＢが生じている。そして、膨れＡとエッジＢはコイルメンバー２９の外形形状より大きいので、コイルセグメント３０をスロット１５ｂに挿入する際に、膨れＡが干渉してスロットへのコイル挿入性が低下してしまうとともに、エッジＢが絶縁紙１９を傷つけて、絶縁不良を発生してしまう。そこで、生産性および信頼性を低下させてしまうという問題があった。
また、コイルセグメント３０の開放端部３０ｃに被覆されている絶縁被膜が除去されていないので、溶接性が悪化して、エンジンの振動などにより接合部分の外れが発生し、信頼性を低下させる原因になっていた。
また、コイルセグメント３０の開放端部３０ｃの外形が縮小されていないので、コイルエンド群１６ａでは、接合する開放端部３０ｃ同士が径方向に１列に並んで密接して配置され、溶接スペースが少ない状態となってしまう。その結果、例えば内周側の２本のコイルセグメント３０の開放端部３０ｃを溶接する際に、溶接時の熱が外周側のコイルセグメント３０の開放端部３０ｃに伝わり、外周側の開放端部３０ｃを巻き込んで溶接してしまう恐れがあり、生産性を低下させてしまうことになる。さらに、アークが溶接する２本のコイルセグメント３０の開放端部３０ｃの境界面に集中しにくくなり、溶融面積が少なくなってしまうので、十分な溶接強度が得られず、エンジンの振動などにより接合部分の外れが発生し、信頼性を低下させる原因になっていた。また、接合部の電気抵抗が大きくなり、発電時の出力電流による発熱量が多くなり、温度上昇による出力低下の原因になっていた。
また、溶融面積を確保するために溶接時間を長くすると、接合部にできる溶接玉が大きくなりすぎ、振動によりレヤショートを発生させる原因となり、信頼性を低下させることになる。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、線材に外形縮小部を形成した後、線材を外形縮小部で切断してコイルメンバーを形成するようにし、生産性および信頼性を向上させることができる交流発電機の固定子の製造方法を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る交流発電機の固定子の製造方法は、絶縁被膜が扁平な断面を有する電気導体に被覆されてなる線材を所定長さに切断してコイルメンバーを形成する工程と、上記コイルメンバーを屈曲加工して所定形状のコイル素線を形成する工程と、所定数の上記コイル素線を固定子コアに装着する工程と、上記固定子コアに装着されたそれぞれの上記コイル素線の端部同士を溶接して所定ターン数の巻線群を形成する工程とを有する交流発電機の固定子の製造方法において、上記線材の各切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって外形縮小部を形成する工程を備えたものである。そして、本交流発電機の固定子の製造方法では、上記外形縮小部を形成する工程は、上記電気導体の幅方向両端部を上記切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって上記絶縁被膜とともに除去して上記幅縮小部を形成する工程と、上記幅縮小部の厚さ方向両面の上記絶縁被膜を除去する工程とを備えており、上記幅縮小部が、上記素線を圧延して上記切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって厚み縮小部を形成し、その後プレスカット工法を用いて上記厚み縮小部の上記電気導体の幅方向両端部を上記絶縁被膜とともに切断して形成されているものである。
【００１９】
また、上記幅縮小部は、断面積が長さ方向の両端から中央に向かって漸次減少する形状に形成されているものである。
【００２１】
また、上記外形縮小部における上記絶縁被膜を切削加工により除去するようにしたものである。
【００２２】
また、上記外形縮小部における上記絶縁被膜を火炎燃焼させた後、生成された炭化物をブラッシング除去するようにしたものである。
【００２３】
また、上記外形縮小部における上記絶縁被膜をレーザ照射により焼きとり除去するようにしたものである。
【００２４】
また、上記外形縮小部における上記絶縁被膜を溶剤により溶解除去するようにしたものである。
【００２５】
この発明に係る交流発電機の固定子の製造方法は、絶縁被膜が扁平な断面を有する電気導体に被覆されてなる線材を所定長さに切断してコイルメンバーを形成する工程と、上記コイルメンバーを屈曲加工して所定形状のコイル素線を形成する工程と、所定数の上記コイル素線を固定子コアに装着する工程と、上記固定子コアに装着されたそれぞれの上記コイル素線の端部同士を溶接して所定ターン数の巻線群を形成する工程とを有する交流発電機の固定子の製造方法において、上記線材の各切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって外形縮小部を形成する工程を備えたものである。そして、本交流発電機の固定子の製造方法では、上記外形縮小部を形成する工程は、上記電気導体の幅方向両端部を上記切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって上記絶縁被膜とともに除去して上記幅縮小部を形成する工程と、上記幅縮小部の厚さ方向両面の上記絶縁被膜を除去する工程とを備えており、上記幅縮小部を形成する工程では、上記切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって上記線材を円形断面の丸状に成形して上記幅縮小部を形成した後、該幅縮小部の上記絶縁被膜を機械剥離するようにし、上記絶縁被膜が機械剥離された上記幅縮小部を扁平形状に成形する工程をさらに備えているものである。
【００２６】
また、上記コイルメンバーもしくは上記コイル素線の両端部の角部を加熱溶融して消失させて滑らかな先端形状にする工程を備えたものである。
【００２７】
また、上記コイル素線は、所定スロット数離れた一対の直線部間を略Ｖ字状のターン部で連結してなる略Ｕ字状に形成されているものである。
【００２８】
また、上記コイル素線は、直線部が所定スロットピッチで配列され、隣り合う上記直線部の端部同士が略Ｖ字状のターン部で連結されて波状の連続線に形成されているものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の固定子コイルに適用される線材を示す斜視図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図、図３はこの発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材に外形縮小部を形成した状態を示す斜視図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図、図５は図４のＡ部拡大図、図６はこの発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材を切断してコイルメンバーを形成した状態を示す斜視図、図７はこの発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルメンバーに曲げ加工を施して形成されたコイルセグメントを示す斜視図、図８および図９はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法における固定子コアに挿入されたコイルセグメントの開放端部の配列状態を説明する上面図および側面図、図１０および図１１はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接工程を説明する上面図および側面図、図１２および図１３はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接状態を説明する上面図および側面図、図１４はこの発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法で製造された固定子のフロント側要部を示す斜視図である。
【００３３】
ここで、この実施の形態１による固定子の製造方法を図１乃至図１３を参照しつつ説明する。
まず、図１および図２に示されるように、矩形断面を有する扁平な銅等の電気導体３９に絶縁被膜４１を被覆して形成された線材４０が用意される。この線材４０は、例えば電気導体３９の幅および厚みが２．５ｍｍおよび１．５ｍｍ、絶縁被膜４１の厚みが０．０４ｍｍ、角部の曲率半径（R）が 0.4ｍｍのものを用いている。
そして、切削加工により、この線材４０の所定長さ毎に線材４０の幅方向の両面および厚み方向の両面を長さ方向の所定範囲にわたって切削寸法（D）分だけ切削除去する。これにより、線材４０の幅方向および厚み方向のそれぞれの両端部の電気導体３９の一部が絶縁被膜４１とともに除去され、図３および図４に示されるように、外形縮小部４２が得られる。この切削寸法（D)は、図５に示されるように、角部の絶縁被膜４１が除去される最小寸法であり、被膜厚み（δ）および角部の曲率半径（D)の大きさによって決まり、D = R - (R-δ)／21/2で与えられる。この例では、切削寸法（D)は、０．１４５ｍｍである。
ついで、線材４０を各外形縮小部４２の長さ方向の真ん中で切断し、所定長さのコイルメンバー４４を得る。このコイルメンバー４４は、図６に示されるように、両端部の幅が狭く、かつ、厚みが薄い外形形状をなし、両端部の絶縁被膜４１が除去されて溶接部４５を構成している。
さらに、コイルメンバー４４にねじりを加えた曲げ加工を施し、コイル素線としてのコイルセグメント５０を得る。このコイルセグメント５０は、図７に示されるように、一対の直線部５０ａを略Ｖ字状のターン部５０ｂで連結する略Ｕ字状に成形されている。そして、コイルメンバー４４の溶接部４５がコイルセグメント５０の開放端部５０ｃを構成している。なお、コイルセグメント５０は、開放端部５０ｃ（溶接部４５）の幅が狭く、かつ、厚みが薄く形成されている点を除いて、図３９に示されるコイルセグメント３０と同様に構成されている。
【００３４】
そして、ターン部５０ｂの高さをそろえて、３スロット数離れた対をなす各組のスロット１５ｂにコイルセグメント５０を２本ずつリヤ側から挿入する。この時、各スロット１５ｂには、４本の直線部５０ａが断面の長手方向を径方向に一致させて、径方向に１列に並んで収納される。その後、各スロット１５ｂから延出したコイルセグメント５０の開放端部側を固定子コア１５の端部近傍で周方向に曲げ、さらにその開放端部５０ｃを断面の長手方向を径方向に一致させて軸方向と平行になるように曲げる。これにより、３スロット数離れた一方のスロット１５ｂの１番地と３番地から延出した２本のコイルセグメント５０の開放端部５０ｃと、他方のスロット１５ｂの２番地と４番地から延出した２本のコイルセグメント５０の開放端部５０ｃとが、図８および図９に示されるように、径方向に１列に並ぶ。
【００３５】
ついで、図１０および図１１に示されるように、挟み込み治具２７を一直線に並べ、治具２７の先端同士を突き合わせて４本のコイルセグメント５０の端部側を保持する。そして、内周側の２本のコイルセグメント５０の開放端部５０ｃ同士をアークを使用したティグ溶接により溶融接合する。同様に、外周側の２本のコイルセグメント５０の開放端部５０ｃ同士をアークを使用したティグ溶接により溶融接合する。これにより、図１２および図１３に示されるように、内周側溶接部５１と外周側溶接部５２とが得られる。そして、各開放端部５０ｃ同士を溶接することにより、各相４ターンの３相分の巻線群が得られる。さらに、３相分の巻線群が例えばＹ結線されて固定子コイル６１となる。これにより、図１４に示されるように、固定子コイル６１が固定子コア１５に巻装された固定子６０が得られる。
【００３６】
このように構成された固定子コイル６１は、多数本のコイルセグメント５０が開放端部５０ｃ同士を接合されて、３スロット毎にスロット１５ｂ内でスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るように波状に固定子コア１５に巻装されている。そして、固定子コイル６１のリヤ側のコイルエンド群は、図示されていないが、コイルセグメント５０のターン部５０ｂが固定子コア１５のリヤ側で径方向に２列となって周方向に並んで配列されて構成されている。一方、フロント側のコイルエンド群６１ａは、３スロット数離れた一方のスロット１５ｂの１番地から延出するコイルセグメント５０の開放端部５０ｃと、他方のスロット１５ｂの２番地から延出するコイルセグメント５０の開放端部５０ｃとが径方向に重ねられて溶接されてなる内周側接合部５１と、３スロット数離れた一方のスロット１５ｂの３番地から延出するコイルセグメント５０の開放端部５０ｃと、他方のスロット１５ｂの４番地から延出するコイルセグメント５０の開放端部５０ｃとが径方向に重ねられて溶接されてなる外周側接合部５２とが、径方向に２列となって、周方向に並んで配列されて構成されている。
このように作製された固定子６０は、固定子８に代えて交流発電機に搭載され、同様に動作する。
【００３７】
この実施の形態１によれば、線材４０に外形縮小部４２を形成した後、線材４０を外形縮小部４２で切断してコイルメンバー４４を得るようにしているので、外形縮小部４２の切断面のサイド部に生じる膨れやエッジは線材４０の外形寸法より小さくなる。そこで、コイルセグメント５０をスロット１５ｂに挿入する際に、膨れやエッジがスロット１５ｂに干渉したり、絶縁紙１９を傷付けたりすることが防止される。これにより、スロットへのコイル挿入性が向上し、かつ、絶縁不良の発生が抑えられるようになり、生産性および信頼性を向上させることができる。
また、切削加工により線材４０の幅方向両端部の電気導体３９が絶縁被膜４１とともに切削除去されて幅縮小部を形成しているので、絶縁被膜４１を除去すべき面積が減少され、絶縁被膜４１の除去工程の時間が短縮される。
また、幅縮小部の上下面（厚み方向の両面）に切削加工を施して絶縁被膜４１を除去しているので、幅縮小部の形成と絶縁被膜４１の除去とを同一の加工方法で連続して行うことができ、加工時間の短縮が図られる。
また、切削寸法（D)がD = R - (R-δ)／21/2を満足するように設定されているので、角部の絶縁被膜４１を確実に除去できるとともに、削りすぎによる溶接不良の発生を抑えることができる。
【００３８】
また、コイルエンド群１６ａにおいて、コイルセグメント５０の開放端部５０ｃがその断面の長手方向（幅方向）を径方向に一致させて、径方向に１列に並んで配置され、Ｕ字状のコイルセグメント５０の開放端部５０ｃ（溶接部４５）が幅を狭められて成形されているので、コイルセグメント５０の開放端部５０ｃ間に所定の間隙が形成され、溶接スペースが確保される。
そこで、例えば内周側の２本のコイルセグメント５０の開放端部５０ｃを溶接する際に、溶接時の熱が外周側のコイルセグメント５０の開放端部５０ｃに伝わりにくくなり、外周側の開放端部５０ｃを巻き込んで溶接することが抑えられ、生産性が向上される。
また、接合される開放端部５０ｃが十分に溶融されるので、溶接面積が確保される。さらに、接合される開放端部５０ｃの絶縁被膜４１が除去されているので、被膜残りに起因する溶接性の悪化がない。そこで、十分な溶接強度が得られ、エンジンの振動などにより接合部分の外れを防止することができ、信頼性が向上される。また、接合部の電気抵抗が小さくなり、発電時の出力電流による発熱量を抑えることができ、温度上昇による出力低下を防止できる。
さらに、溶接時に熱を与える部分の容積が小さくなるので、溶接時間が短くなり、溶接部にできる溶接玉を小さくできる。その結果、内周側接合部５１と外周側接合部５２との隙間が確保されるので、振動によるレヤショートの発生が抑制され、信頼性が向上される。
【００３９】
なお、上記実施の形態１では、径方向に並ぶ４本の開放端部５０ｃを挟み込み治具２７で一括して挟み込み、内周側の２本の開放端部５０ｃを溶接し、さらに外周側の２本の開放端部５０ｃを溶接するものとしているが、径方向に並ぶ４本の開放端部５０ｃを２本ずつ挟み込み治具２７で挟み込んで溶接するようにしてもよい。即ち、内周側の２本の開放端部５０ｃを挟み込み治具２７で挟み込んで溶接し、ついで外周側の２本の開放端部５０ｃを挟み込み治具２７で挟み込んで溶接するようにしてもよい。
【００４０】
実施の形態２．
図１５はこの発明の実施の形態２に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材に幅縮小部を形成した状態を示す斜視図、図１６は図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ矢視断面図、図１７はこの発明の実施の形態２に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材の幅縮小部の絶縁被膜を除去した状態を示す斜視図である。なお、この実施の形態２では、切削加工に代えてプレスカット工法を用いて線材４０に幅縮小部４３Ａを形成している点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４１】
この実施の形態２では、プレスカット工法を用いて、線材４０の所定長さ毎に幅方向両端部の電気導体３９を絶縁被膜４１とともに長さ方向の所定範囲にわたって切断し、図１５および図１６に示されるように、幅縮小部４３Ａを形成する。
ついで、線材４０の幅縮小部４３Ａの上下面（厚み方向の両面）に切削加工を施して、絶縁被膜４１を除去する。
これにより、図１７に示されるように、絶縁被膜４１が除去された外形縮小部４２Ａを有する線材４０が得られる。
このように作製された線材４０を各外形縮小部４２Ａの長さ方向の真ん中で切断し、上記実施の形態１と同様に、両端部の幅が狭く、かつ、厚みの薄い外形形状をなし、両端部の絶縁被膜４１が除去された溶接部を有するコイルメンバーを得る。そして、上記実施の形態１と同様に、コイルメンバーを曲げ加工して作製された略Ｕ字状のコイルセグメントを固定子コアに組み込み、固定子が製造される。
【００４２】
このように、この実施の形態２では、プレスカット工法により線材４０に幅縮小部４３Ａを形成している点を除いて上記実施の形態１と同様に構成されているので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態２によれば、幅縮小部４３Ａを形成するに当たり、切削加工に比べて加工が容易なプレスカット工法を用いているので、実施の形態１に比べてより生産性が高められる。
【００４３】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、線材４０の所定長さ毎に形成された幅縮小部の上下面に切削加工を施して絶縁被膜４１を除去するものとしているが、この実施の形態３では、線材４０の幅縮小部に火炎を照射して絶縁被膜４１を燃焼させ、その後絶縁被膜４１が燃焼されて生成される炭化物をブラッシングにより除去するものとしている。
この実施の形態３によれば、火炎により絶縁被膜４１を燃焼させているので、絶縁被膜４１を非接触で、簡易に、かつ、確実に除去できる。そこで、溶接部の被膜残りがなくなり、被膜残りに起因する溶接性の悪化を未然に防止できる。
【００４４】
実施の形態４．
上記実施の形態３では、線材４０の幅縮小部に火炎を照射して絶縁被膜４１を燃焼させ、その後絶縁被膜４１が燃焼されて生成される炭化物をブラッシングにより除去するものとしているが、この実施の形態４では、線材４０の幅縮小部にレーザを照射して絶縁被膜４１を焼きとり除去するものとしている。
この実施の形態４によれば、レーザの照射により絶縁被膜４１を除去しているので、上記実施の形態３のように絶縁被膜４１の炭化物がレーザ照射部に残らない。そこで、ブラッシングによる炭化物除去工程が不要となり、工程の短縮が図られる。
【００４５】
実施の形態５．
上記実施の形態３では、線材４０の幅縮小部に火炎を照射して絶縁被膜４１を燃焼させ、その後絶縁被膜４１が燃焼されて生成される炭化物をブラッシングにより除去するものとしているが、この実施の形態５では、幅縮小部が露出するように線材４０にマスキングを施し、線材４０を苛性ソーダあるいは苛性カリなどの溶剤に浸漬して絶縁被膜４１を溶解除去するものとしている。
この実施の形態５によれば、線材４０の幅縮小部を溶剤に浸漬させて絶縁被膜４１を溶解除去しているので、幅縮小部の絶縁被膜４１を確実に除去できる。
【００４６】
ここで、幅縮小部が形成された線材４０を所定長さに切断してコイルメンバーを作製した後、多数本のコイルメンバーを束ね、それらの幅縮小部を溶剤に浸漬させて幅縮小部の絶縁被膜４１を溶解除去するようにしてもよい。この場合、多数本のコイルメンバーの幅縮小部の絶縁被膜が一括して除去されるので、絶縁被膜の除去工程を短縮することができる。
【００４７】
実施の形態６．
この実施の形態６では、プレスカット工法により線材４０の幅方向両端部の電気導体３９を切断除去する前に、線材４０の幅縮小部の形成部位を圧延するようにしたものである。
なお、この実施の形態６は、幅縮小部の形成工程の前に、圧延工程を実施している点を除いて、上記実施の形態２と同様である。
【００４８】
ここで、この実施の形態６による特徴部分を図１８乃至図２１を参照しつつ説明する。
まず、図１８および図１９に示されるように、線材４０の所定長さ毎に線材４０を長さ方向の所定範囲にわたって圧延して厚み縮小部４６を形成する。
ついで、プレスカット工法を用いて、この線材４０の所定長さ毎に線材４０の幅方向両端部の電気導体３９を絶縁被膜４１とともに長さ方向の所定範囲にわたって切断除去し、図２０および図２１に示されるように、幅縮小部４３Ｂを形成する。
このように作製された線材４０は、上記実施の形態２と同様に、幅縮小部４３Ｂの絶縁被膜４１を除去して外形縮小部を形成し、線材４０を該外形縮小部の長さ方向の中央部で切断してコイルメンバーが得られる。そして、コイルメンバーを屈曲して略Ｕ字状のコイルセグメントに形成し、該コイルセグメントが固定子コアに組み込まれて、固定子が製造される。
【００４９】
この実施の形態６によれば、幅縮小部４３Ｂの形成工程前に線材４０の圧延工程を導入しているので、プレスカット工法による幅縮小部形成工程において、カットする方向のコイル面積が大きくなり、線材４０を確実にプレスカットすることができる。また、コイルセグメントの開放端部の厚みが薄くなっているので、スロット１５ｂへのコイル挿入性が向上される。
【００５０】
実施の形態７．
この実施の形態７では、図２２に示されるように、プレスカット工法により線材４０の厚み縮小部を長さ方向の中央部が細くなるように切断除去して幅縮小部４３Ｃを形成している。そして、幅縮小部４３Ｃの絶縁被膜４１を除去して外形縮小部を形成し、線材４０を該外形縮小部の長さ方向の中央部で切断してコイルメンバーを作製している。
なお、この実施の形態７は、厚み縮小部の長さ方向の中央部を細くするようにプレスカットしている点を除いて、上記実施の形態６と同様である。
【００５１】
この実施の形態７によれば、線材４０が厚み縮小部の長さ方向の中央部を細くするように切断除去されて幅縮小部４３Ｃを形成しているので、線材４０を外形縮小部の長さ方向の中央部で切断して作製されたコイルメンバーの両端部の溶接部は、先細り形状を有している。そこで、スロット１５ｂへのコイル挿入性が向上されるとともに、溶接時にアークを溶接部の先端に集中させることができ、溶接性をさらに高めることができる。
【００５２】
実施の形態８．
この実施の形態８では、図２３および図２４に示されるように、プレスにより線材４０の所定長さ毎に線材４０を長さ方向の所定範囲にわたって絞って円形断面の幅縮小部４３Ｄを形成する。ついで、図２５に示されるように、３台の機械ツール５５を幅縮小部４３Ｄを取り囲むように配置し、各機械ツール５５を回転させるとともに、３台の機械ツール５５を一体として幅縮小部４３Ｄ周りに回転させることにより、この線材４０の幅縮小部４３Ｄの絶縁被膜４１を除去して外形縮小部を形成している。
【００５３】
この実施の形態８によれば、幅縮小部４３Ｄが円形断面に成形されているので、機械ツール５５を用いても、絶縁被膜４１を完全に除去でき、被膜残りに起因する溶接性の悪化を防止することができる。
【００５４】
実施の形態９．
この実施の形態９では、上記実施の形態８で示したように機械ツール５５で幅縮小部４３Ｄの絶縁被膜４１を除去した後、幅縮小部４３Ｄを圧延して矩形断面の外形縮小部４２Ｅを形成する圧延工程を追加している。
この実施の形態９によれば、図２６および図２７に示されるように、矩形断面の外形縮小部４２Ｅが得られるので、上記実施の形態８に比べて、接合される溶接部同士の接触面積が増大し、接合強度を大きくすることができる。そこで、車両やエンジンの振動による接合部の外れが防止される。
【００５５】
実施の形態１０．
この実施の形態１０では、図２８に示されるように、線材４０を外形縮小部の長さ方向の中央部で切断してコイルメンバー４４Ａを形成した後、コイルメンバー４４Ａの両端の溶接部４５Ａを加熱溶融するようにしている。
なお、この実施の形態１０は、コイルメンバー４４Ａの両端の溶接部４５Ａを加熱溶融している点を除いて、上記実施の形態２と同様に構成されている。
【００５６】
この実施の形態１０によれば、コイルメンバー４４Ａの両端の溶接部４５Ａを加熱溶融しているので、溶接部４５Ａの角部が溶融し、滑らかな外形形状となる。そこで、線材を外形縮小部の長さ方向中央部で切断してコイルメンバー４４Ａを作製したときに、外形縮小部の切断面のサイド部に生じた膨れやエッジが消失し、スロットへのコイル挿入性がさらに向上される。
ここで、コイルメンバーからコイルセグメントを成形した後、コイルセグメントの両端の開放端部を加熱溶融しても、同様の効果が得られる。
【００５７】
実施の形態１１．
上記実施の形態１〜１０では、短尺のコイルメンバーをＵ字状に屈曲加工して得られたコイルセグメント５０を用いて作製した固定子コイルに適用するものとしているが、この実施の形態１１では、長尺のコイルメンバーを波形に屈曲加工して得られたコイル素線を用いて作製した固定子コイルに適用するものである。
【００５８】
まず、１相分の固定子巻線群の巻線構造について図２９を参照して具体的に説明する。なお、図２９中、固定子コアの一端側の配線を実線で、他端側の配線を点線で示している。また、固定子コア６２は円筒状に成形され、略長方形の断面形状を有するティース６２ａが径方向内方に突出するように周方向に等角ピッチで複数設けられ、コイルを収容するスロット６２ｂがティース６２ａ間に形成されている。各スロット６２ｂは溝方向が軸方向と平行で、かつ、内周側に開口している。ここでは、固定子コア６２には、回転子の磁極数（１６）に対応して、後述する３相固定子巻線６４を２組収容するように、９６本のスロット６２ｂが形成されており、毎極毎相当たりスロット数が２となっている。
【００５９】
１相分の固定子巻線群６５は、それぞれ１本のコイルメンバー７０を波状に成形されたコイル素線としての第１乃至第４巻線７１〜７４から構成されている。そして、第１巻線７１は、１本のコイルメンバー７０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット６２ｂ内の内周側から１番目の位置（１番地）と内周側から２番目の位置（２番地）とを交互に採るように波巻きして構成されている。第２巻線７２は、コイルメンバー７０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット６２ｂ内の２番地と１番地とを交互に採るように波巻きして構成されている。第３巻線７３は、コイルメンバー７０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット６２ｂ内の内周側から３番目の位置（３番地）と内周側から４番目の位置（４番地）とを交互に採るように波巻きして構成されている。第４巻線７４は、コイルメンバー７０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット６２ｂ内の４番地と３番地とを交互に採るように波巻きして構成されている。
【００６０】
そして、固定子コア６２の一端側において、スロット番号の１番の２番地から延出する第２巻線７２の端部７２ａと、スロット番号の９１番の１番地から延出する第２巻線７２の端部７２ｂとが接合されて１ターンの巻線が形成され、さらにスロット番号の１番の４番地から延出する第４巻線７４の端部７４ａと、スロット番号の９１番の３番地から延出する第４巻線７４の端部７４ｂとが接合されて、１ターンの巻線が形成されている。
また、固定子コア６２の他端側において、スロット番号の１番の１番地から延出する第１巻線７１の端部７１ａと、スロット番号の９１番の２番地から延出する第１巻線７１の端部７１ｂとが接合されて１ターンの巻線が形成され、さらにスロット番号の１番の３番地から延出する第３巻線７３の端部７３ａと、スロット番号の９１番の４番地から延出する第３巻線７３の端部７３ｂとが接合されて１ターンの巻線が形成されている。
これにより、第１乃至第４巻線７１〜７４は、それぞれ、１本のコイルメンバー７０を６スロット毎にスロット６２ｂ内でスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るように巻装されてなる１ターンの巻線を構成している。そして、各スロット６２ｂ内には、コイルメンバー７０が扁平な断面（長方形断面）の長手方向を径方向に揃えて径方向に１列に４本並んで配列されている。
【００６１】
ついで、スロット番号の６１番の１番地と６７番の２番地とから固定子コア６２の一端側に延出する第１巻線７１のコイルメンバー７０の部分が切断され、スロット番号の６１番の３番地と６７番の４番地とから固定子コア６２の一端側に延出する第３巻線７３のコイルメンバー７０の部分が切断される。さらに、スロット番号の６７番の１番地と７３番の２番地とから固定子コア６２の一端側に延出する第２巻線７２のコイルメンバー７０の部分が切断され、スロット番号の６７番の３番地と７３番の４番地とから固定子コア６２の一端側に延出する第４巻線７４のコイルメンバー７０の部分が切断される。
そして、第１巻線７１の切断端７１ｃと第２巻線７２の切断端７２ｃとが接合され、第３巻線７３の切断端７３ｃと第１巻線７１の切断端７１ｄとが接合され、第４巻線７４の切断端７４ｃと第２巻線７２の切断端７２ｄとが接合されて、第１乃至第４巻線７１〜７４を直列接続してなる４ターンの１相分の固定子巻線群６５が形成されている。
なお、第１巻線７１の切断端７１ｃと第２巻線７２の切断端７２ｃとの接合部、第３巻線７３の切断端７３ｃと第１巻線７１の切断端７１ｄとの接合部、第４巻線７４の切断端７４ｃと第２巻線７２の切断端７２ｄとの接合部が渡り結線接続部となり、第３巻線７３の切断端７３ｄと第４巻線７４の切断端７４ｄとがそれぞれ中性点（Ｎ）および口出し線（Ｏ）となる。
【００６２】
同様にして、第１乃至第４巻線７１〜７４が巻装されるスロット６２ｂを１つづつずらして６相分の固定子巻線群６５が形成されている。そして、図３０に示されるように、固定子巻線群６５が３相分づつＹ結線されて２組の３相固定子巻線６４からなる固定子コイル６３を形成し、各３相固定子巻線６４がそれぞれ整流器１２に接続されている。各整流器１２の直流出力は並列に接続されて合成される。
【００６３】
ここで、第１乃至第４巻線７１〜７４を構成するそれぞれのコイルメンバー７０は、１つのスロット６２ｂから固定子コア６２の端面側に延出し、折り返されて６スロット離れたスロット６２ｂに入るように波巻きに巻装されている。そして、それぞれのコイルメンバー７０は、６スロット毎に、スロット深さ方向（径方向）に関して、内層と外層とを交互に採るように巻装されている。そして、第１巻線７１と第２巻線７２とは電気角で１８０°ずれて反転巻装されている。同様に、第３巻線７３と第４巻線７４とは電気角で１８０°ずれて反転巻装されている。
固定子コア６２の端面側に延出して折り返されたコイルメンバー７０のターン部がコイルエンドを形成している。そこで、固定子コア６２の両端において、ほぼ同一形状に形成されたターン部が周方向に、かつ、径方向に互いに離間して、２列となって周方向に整然と配列されてフロント側およびリヤ側のコイルエンド群を形成している。
【００６４】
ついで、固定子６０Ａの組立方法について図１乃至図４および図３１乃至図３７を参照しつつ具体的に説明する。
まず、図１および図２に示されるように、矩形断面を有する扁平な銅等の電気導体３９に絶縁被膜４１を被覆して形成された線材４０が用意される。そして、切削加工により、この線材４０の所定長さ毎に線材４０の幅方向の両面および厚み方向の両面を長さ方向の所定範囲にわたって切削寸法分だけ切削除去する。これにより、線材４０の幅方向および厚み方向のそれぞれの両端部の電気導体３９の一部が絶縁被膜４１とともに除去され、図３および図４に示されるように、外形縮小部４２が得られる。ついで、外形縮小部４２の長さ方向の中央部で線材４０を切断し、長尺のコイルメンバー７０を作製する。この時、コイルメンバー７０の両端部は、図３１に示されるように、幅が狭く、厚みが薄く形成されている。
このようにして作製された１２本のコイルメンバー７０を、図３１に示されるように、同時に同一平面上で雷状に折り曲げ形成する。ついで、図３２に矢印で示されるように、直角方向に治具にて折り畳んでゆき、図３３に示される巻線アッセンブリ８０を作製する。
なお、各コイルメンバー７０は折り曲げされて、図３４に示されるように、ターン部８１ａで連結された直線部８１ｂが６スロットピッチ（６Ｐ）で配列された波状パターンのコイル素線８１に成形されている。そして、隣り合う直線部８１ｂが、ターン部８１ａにより、コイルメンバー７０の幅（Ｗ）分ずらされている。素線アッセンブリ８０は、このような波状パターンに形成された２本のコイル素線８１を図３５に示されるように６スロットピッチずらして直線部８１ｂを重ねて配列された素線対が１スロットピッチづつずらして６対配列されて構成されている。そして、コイル素線８１の端部が素線アッセンブリ８０の両端の両側に６本づつ延出されている。また、コイルエンドを構成するターン部８１ａが素線アッセンブリ８０の両側部に整列されて配列されている。ここで、各コイル素線８１が、図３８で示した第１乃至第４巻線７１〜７４に相当している。
また、台形形状のスロット８３ａが所定のピッチ（電気角で３０°）で形成された磁性材料のＳＰＣＣ材を所定枚数積層し、その外周部をレーザ溶接して、図３６に示されるように、直方体の積層鉄心８３を作製する。
【００６５】
そして、図３７の（ａ）に示されるように、インシュレータ１９が積層鉄心８３のスロット８３ａに装着され、２つの素線アッセンブリ８０の各直線部８１ｂを各スロット８３ａ内に重ねて押し入れる。これにより、図３７の（ｂ）に示されるように、２つの素線アッセンブリ８０が積層鉄心８３に装着される。コイル素線８１の直線部８１ｂは、インシュレータ１９により積層鉄心８３と絶縁されてスロット８３ａ内に径方向に４本並んで収納されている。そして、２つの素線アッセンブリ８０は、重なって積層鉄心８３に装着されている。
ついで、積層鉄心８３を丸め、その端面同士を当接させて溶接し、図３７の（ｃ）に示されるように、円筒状の固定子コア６２を得る。
そして、図３８に示される結線方法に基づいて、各コイル素線８１の端部同士を結線して固定子巻線群６５を形成する。
ここで、渡り結線、口出し線および中性点用のコイル素線８１の切断端における絶縁被膜４１の除去には、レーザ照射による絶縁被膜４１の焼きとりが適している。
【００６６】
このように、この実施の形態１１によれば、線材４０に外形縮小部４２を形成した後、線材４０を外形縮小部４２で切断してコイルメンバー７０を得るようにしているので、コイルメンバー７０を波状に折り曲げて成形されたコイル素線８１の端部は、絶縁被膜４１が除去され、その幅が狭く、かつ、厚みが薄く形成されている。
また、１相分の固定子巻線群６５を構成する第１乃至第４巻線７１〜７４はそれぞれ端部同士を溶接して１ターンの巻線に形成されている。この時、第１および第３巻線７１、７３の端部７１ａ、７１ｂ、７３ａ、７３ｂは、固定子コア６２の他端側で、その断面の長手方向（幅方向）を径方向に一致させて、径方向に１列に並んで配置され、第２および第４巻線７２、７４の端部７２ａ、７２ｂ、７４ａ、７４ｂは、固定子コア６２の一端側で、その断面の長手方向（幅方向）を径方向に一致させて、径方向に１列に並んで配置されている。そして、コイル素線８１、即ち第１乃至第４巻線の各端部が幅を狭められて成形されているので、端部７１ａ、７１ｂと端部７３ａ、７３ｂとの間、同様に端部７２ａ、７２ｂと端部７４ａ、７４ｂとの間に所定の間隙が形成され、溶接スペースが確保される。
従って、この実施の形態１１においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００６７】
また、この実施の形態１１では、１本のコイル素線８１から１ターンの巻線を形成しているので、多数本のＵ字状のコイルセグメント５０を直列に接続して１ターンの巻線を形成している上記実施の形態１〜１０に比べて、接合箇所が著しく削減され、固定子の生産性を向上させることができるとともに、溶接による電気導体の軟化がなく、固定子としての剛性が高くなり、磁気騒音を低減させることができる。
また、コイル素線８１のターン部８１ａによりコイルエンド群を構成しているので、コイルセグメント５０の開放端部５０ｃ同士を接合してコイルエンド群を構成している上記実施の形態１〜１０に比べて、コイルエンドの高さを低くすることができる。これにより、コイルエンド群における通風抵抗が小さくなり、回転子の回転に起因する風音を低減でき、さらにコイルの漏れリアクタンスが減少し、出力・効率が向上される。
さらに、１２本のコイル素線８１から巻線アッセンブリ８０を形成しているので、２組の巻線アッセンブリ８０を固定子コア６２に２列に巻装することで６相分の固定子巻線群６５が巻装されることになり、組立性を著しく向上させることができる。
【００６８】
なお、上記各実施の形態では、切削加工やプレスカット工法により線材４０の幅方向両端部の電気導体３９を絶縁被膜４１とともに除去して幅縮小部を形成した後、幅縮小部の絶縁被膜４１を除去して外形縮小部を形成するものとしているが、線材４０の切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって絶縁被膜４１を除去して外形縮小部を形成するようにしてもよい。この場合、外形縮小部の外形は絶縁被膜４１の厚み分縮小されており、外形縮小部の切断面のサイド部に生じた膨れやエッジに起因する不具合を低減できる。そして、この線材から形成されたセグメントコイルやコイル素線を固定子コアに装着した際に、セグメントコイルやコイル素線の端部間が径方向で離間し、溶接スペースが確保される。なお、絶縁被膜４１を除去する際には、例えば上記実施の形態３〜５で述べた火炎による絶縁被膜の燃焼除去方法、レーザ照射による絶縁被膜の燃焼除去方法、溶剤による絶縁被膜の溶解除去方法などを用いることができる。
また、上記各実施の形態では、コイルセグメント５０やコイル素線８１の直線部５０ａ、８１ａをスロット１５ｂ、６２ｂ内に径方向に１列に４本ずつ配列するものとしているが、スロット内に配列される直線部の本数はこれに限定されるものではない。
【００６９】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００７０】
この発明によれば、絶縁被膜が扁平な断面を有する電気導体に被覆されてなる線材を所定長さに切断してコイルメンバーを形成する工程と、上記コイルメンバーを屈曲加工して所定形状のコイル素線を形成する工程と、所定数の上記コイル素線を固定子コアに装着する工程と、上記固定子コアに装着されたそれぞれの上記コイル素線の端部同士を溶接して所定ターン数の巻線群を形成する工程とを有する交流発電機の固定子の製造方法において、上記線材の各切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって外形縮小部を形成する工程を備えたので、生産性および信頼性を向上させることができる交流発電機の固定子の製造方法が得られる。
【００７２】
また、上記外形縮小部を形成する工程は、上記電気導体の幅方向両端部を上記切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって上記絶縁被膜とともに除去して上記幅縮小部を形成する工程と、上記幅縮小部の厚さ方向両面の上記絶縁被膜を除去する工程とを備えているので、コイル素線の端部同士を溶接する際の溶接スペースが確保されるとともに、幅縮小部の絶縁被膜の除去面積が減少され、絶縁被膜の除去工程の時間が短縮される。
【００７５】
また、上記幅縮小部が、上記素線を圧延して上記切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって厚み縮小部を形成し、その後プレスカット工法を用いて上記厚み縮小部の上記電気導体の幅方向両端部を上記絶縁被膜とともに切断して形成されているので、スロットへの挿入性が向上される。
【００７６】
また、上記幅縮小部は、断面積が長さ方向の両端から中央に向かって漸次減少する形状に形成されているので、溶接時にアークを溶接部に集中でき、溶接性が高められるとともに、溶接強度が向上される。
【００７７】
また、上記切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって上記線材を円形断面の丸状に成形して上記幅縮小部を形成した後、該幅縮小部の上記絶縁被膜を機械剥離するようにしたので、機械ツールを用いても絶縁被膜を確実に除去でき、被膜残りに起因する溶接性の悪化が防止される。
【００７８】
また、上記絶縁被膜が機械剥離された上記幅縮小部を扁平形状に成形する工程を備えたので、スロットへの挿入性が向上される。
【００７９】
また、上記外形縮小部における上記絶縁被膜を切削加工により除去するようにしたので、絶縁被膜を確実に除去でき、被膜残りに起因する溶接性の悪化が防止される。
【００８０】
また、上記外形縮小部における上記絶縁被膜を火炎燃焼させた後、生成された炭化物をブラッシング除去するようにしたので、絶縁被膜の除去工程が短縮される。
【００８１】
また、上記外形縮小部における上記絶縁被膜をレーザ照射により焼きとり除去するようにしたので、ブラッシング工程が不要となり、絶縁被膜の除去工程がさらに短縮される。
【００８２】
また、上記外形縮小部における上記絶縁被膜を溶剤により溶解除去するようにしたので、絶縁被膜を確実に除去でき、被膜残りに起因する溶接性の悪化が防止される。
【００８３】
また、上記コイルメンバーもしくは上記コイル素線の両端部の角部を加熱溶融して消失させて滑らかな先端形状にする工程を備えたので、スロットへのコイル挿入性が向上される。
【００８４】
また、上記コイル素線は、所定スロット数離れた一対の直線部間を略Ｖ字状のターン部で連結してなる略Ｕ字状に形成されているので、円筒状の固定子コアを作製した後、コイル素線を固定子コアに挿入して固定子コイルを作製でき、固定子の製造が容易となる。
【００８５】
また、上記コイル素線は、直線部が所定スロットピッチで配列され、隣り合う上記直線部の端部同士が略Ｖ字状のターン部で連結されて波状の連続線に形成されているので、接合箇所が大幅に削減され、かつ、コイル素線の固定子コアへの装着工程が簡易となり、生産性が向上されるとともに、コイルエンドが連続線のターン部となり、コイルエンド群の軸方向高さを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の固定子コイルに適用される線材を示す斜視図である。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材に外形縮小部を形成した状態を示す斜視図である。
【図４】 図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【図５】 図４のＡ部を拡大した図である。
【図６】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材を切断してコイルメンバーを形成した状態を示す斜視図である。
【図７】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルメンバーに曲げ加工を施して形成されたコイルセグメントを示す斜視図である。
【図８】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法における固定子コアに挿入されたコイルセグメントの開放端部の配列状態を説明する上面図である。
【図９】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法における固定子コアに挿入されたコイルセグメントの開放端部の配列状態を説明する側面図である。
【図１０】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接工程を説明する上面図である。
【図１１】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接工程を説明する側面図である。
【図１２】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接状態を説明する上面図である。
【図１３】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接状態を説明する側面図である。
【図１４】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法で製造された固定子のフロント側要部を示す斜視図である。
【図１５】 この発明の実施の形態２に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材に幅縮小部を形成した状態を示す斜視図である。
【図１６】 図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ矢視断面図である。
【図１７】 この発明の実施の形態２に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材の幅縮小部の絶縁被膜を除去した状態を示す斜視図である。
【図１８】 この発明の実施の形態６に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材に厚み縮小部を形成した状態を示す斜視図である。
【図１９】 図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ矢視断面図である。
【図２０】 この発明の実施の形態６に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材に幅縮小部を形成した状態を示す斜視図である。
【図２１】 図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ矢視断面図である。
【図２２】 この発明の実施の形態７に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材に幅縮小部を形成した状態を示す斜視図である。
【図２３】 この発明の実施の形態８に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材に幅縮小部を形成した状態を示す斜視図である。
【図２４】 図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ矢視断面図である。
【図２５】 この発明の実施の形態８に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材の幅縮小部の絶縁被膜の除去工程を説明する図である。
【図２６】 この発明の実施の形態９に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材に外形縮小部を形成した状態を示す斜視図である。
【図２７】 図２６のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ矢視断面図である。
【図２８】 この発明の実施の形態１０に係る交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルメンバーの要部を示す斜視図である。
【図２９】 この発明の実施の形態１１に係る交流発電機の固定子における固定子コイルの１相分の結線状態を説明する平面図である。
【図３０】 この発明の実施の形態１１に係る交流発電機の固定子の回路図である。
【図３１】 この発明の実施の形態１１に係る交流発電機の固定子における固定子コイルを構成する巻線群の製造工程を説明する図である。
【図３２】 この発明の実施の形態１１に係る交流発電機の固定子における固定子コイルを構成する巻線群の製造工程を説明する図である。
【図３３】 この発明の実施の形態１１に係る交流発電機の固定子における固定子コイルを構成する巻線アッセンブリを示す図である。
【図３４】 この発明の実施の形態１１に係る交流発電機の固定子における固定子コイルを構成するコイル素線の要部を示す斜視図である。
【図３５】 この発明の実施の形態１１に係る交流発電機の固定子における固定子コイルを構成するコイル素線の配列を説明する図である。
【図３６】 この発明の実施の形態１１に係る交流発電機の固定子における固定子コアを構成する積層鉄心を示す斜視図である。
【図３７】 この発明の実施の形態１１に係る交流発電機の固定子の製造工程を説明する工程断面図である。
【図３８】 一般的な交流発電機を示す断面図である。
【図３９】 従来の固定子におけるコイルセグメントを示す平面図である。
【図４０】 従来の固定子の要部をフロント側から見た斜視図である。
【図４１】 従来の交流発電機の固定子の製造方法における線材を切断してコイルメンバーを形成した状態を示す斜視図である。
【図４２】 従来の交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルメンバーに曲げ加工を施して形成されたコイルセグメントを示す平面図である。
【図４３】 従来の交流発電機の固定子の製造方法における固定子コアに挿入されたコイルセグメントの開放端部の配列状態を説明する上面図である。
【図４４】 従来の交流発電機の固定子の製造方法における固定子コアに挿入されたコイルセグメントの開放端部の配列状態を説明する側面図である。
【図４５】 従来の交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接工程を説明する上面図である。
【図４６】 従来の交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接工程を説明する側面図である。
【図４７】 従来の交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接状態を説明する上面図である。
【図４８】 従来の交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接状態を説明する側面図である。
【符号の説明】
１５、６２ 固定子コア、１５ｂ、６２ｂ スロット、１６、６３ 固定子コイル、３９ 電気導体、４０ 線材、４１ 絶縁被膜、４２、４２Ａ、４２Ｅ 外形縮小部、４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ、４３Ｄ 幅縮小部、４４、４４Ａ、７０ コイルメンバー、４６ 厚み縮小部、５０ コイルセグメント（コイル素線）、５０ａ 直線部、５０ｂ ターン部、６０、６０Ａ 固定子、６４ ３相固定子巻線、６５ 固定子巻線群、７１ 第１巻線、７２ 第２巻線、７３ 第３巻線、７４ 第４巻線、８１ コイル素線、８１ａ ターン部、８１ｂ 直線部。
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば内燃機関により駆動される交流発電機の固定子およびその製造方法に関し、特に所定形状に成形された扁平断面を有するコイル素線を固定子コアに巻装し、コイル素線の端部同士を溶接して構成された固定子コイルを有する交流発電機の固定子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３８は一般的な交流発電機の構成を示す断面図である。
この交流発電機は、ランドル型の回転子７がアルミニウム製のフロントブラケット１およびリヤブラケット２から構成されたケース３内にシャフト６を介して回転自在に装着され、固定子８が回転子７の外周側を覆うようにケース３の内壁面に固着されて構成されている。
シャフト６は、フロントブラケット１およびリヤブラケット２に回転可能に支持されている。このシャフト６の一端にはプーリ４が固着され、エンジンの回転トルクをベルト(図示せず)を介してシャフト６に伝達できるようになっている。回転子７に電流を供給するスリップリング９がシャフト６の他端部に固着され、一対のブラシ１０がこのスリップリング９に摺接するようにケース３内に配設されたブラシホルダ１１に収納されている。固定子８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ１８がブラシホルダ１１に嵌着されたヒートシク１７に接着されている。固定子８に電気的に接続され、固定子８で生じた交流を直流に整流する整流器１２がケース３内に装着されている。
【０００３】
回転子７は、電流を流して磁束を発生する回転子コイル１３と、この回転子コイル１３を覆うように設けられ、回転子コイル１３で発生された磁束によって磁極が形成される一対のポールコア２０、２１とから構成される。一対のポールコア２０、２１は、鉄製で、それぞれ爪形状の爪状磁極２２、２３が外周縁に周方向に等角ピッチで複数突設され、爪状磁極２２、２３をかみ合わせるように対向してシャフト６に固着されている。さらに、ファン５が回転子７の軸方向の両端に固着されている。
固定子８は、固定子コア１５と、この固定子コア１５に導線を巻回してなり、固定子コア１５の軸方向の両端に延在するコイルエンド群１６ａ、１６ｂを有する固定子コイル１６とから構成されている。
【０００４】
このように構成された交流発電機では、電流がバッテリ(図示せず）からブラシ１０およびスリップリング９を介して回転子コイル１３に供給され、磁束が発生される。この磁束により、一方のポールコア２０の爪状磁極２２がＮ極に着磁され、他方のポールコア２１の爪状磁極２３がＳ極に着磁される。一方、エンジンの回転トルクがベルトおよびプーリ４を介してシャフト６に伝達され、回転子７が回転される。そこで、固定子コイル１６に回転磁界が与えられ、固定子コイル１６に起電力が発生する。この交流の起電力が整流器１２を通って直流に整流されるとともに、その大きさがレギュレータ１８により調整され、バッテリに充電される。
【０００５】
つぎに、従来の固定子８の構造について図３９および図４０を参照しつつ具体的に説明する。図３９は従来の固定子コイルを構成するコイルセグメントを示す斜視図、図４０は従来の固定子の要部をフロント側から見た斜視図である。
図３９において、コイル素線としてのコイルセグメント３０は、絶縁被覆された断面が扁平な銅線材を所定の長さに切断し、切断された短尺のコイルメンバーに曲げ加工を施して所定の形状に成形されている。つまり、コイルセグメント３０は、断面の長手方向が略平行とされた直線状の一対の直線部３０ａと、断面の長手方向が頂部で約１８０°ねじられて直線部３０ａ間を略Ｖ字状に連結するターン部３０ｂとからなり、全体として略Ｕ字状に成形されている。
【０００６】
図４０において、固定子コア１５は円筒状に成形され、略長方形の断面形状を有するティース１５ａが径方向内方に突出するように周方向に等角ピッチで複数設けられ、コイルを収容するスロット１５ｂがティース１５ａ間に形成されている。各スロット１５ｂは溝方向が軸方向と平行で、かつ、内周側に開口している。また、絶縁紙１９が各スロット１５ｂ内に収納されている。ここでは、回転子７が１２極であり、固定子８は３６個のスロット１５ｂを有しており、毎極毎相当たりのスロット数が１となっている。
コイルセグメント３０は、ターン部３０ｂの高さをそろえて、３スロット数離れた対をなす各組のスロット１５ｂに２本ずつリヤ側から挿入されている。各スロット１５ｂには、４本の直線部３０ａが断面の長手方向を径方向に一致させて、径方向に１列に並んで収納されている。各スロット１５ｂから延出したコイルセグメント３０の開放端部側が固定子コア１５の端部近傍で周方向に曲げられ、さらにその開放端部３０ｃが断面の長手方向を径方向に一致させて軸方向と平行になるように曲げられている。そして、３スロット数離れたスロット１５ｂから延出したコイルセグメント３０の開放端部３０ｃ同士が径方向に重ねられて溶接され、各相４ターンの３相分の巻線群が構成されている。このように構成された３相分の巻線群が例えばＹ結線されて固定子コイル１６が作製されている。
【０００７】
この固定子コイル１６のリヤ側のコイルエンド部１６ｂは、コイルセグメント３０のターン部３０ｂが固定子コア１５のリヤ側で径方向に２列となって周方向に並んで配列されて構成されている。一方、フロント側のコイルエンド部１６ａは、３スロット数離れた一方のスロット１５ｂの内周側から１番目の位置（以下、１番地という）から延出するコイルセグメント３０の開放端部３０ｃと、他方のスロット１５ｂの内周側から２番目の位置（以下、２番地という）から延出するコイルセグメント３０の開放端部３０ｃとが径方向に重ねられて溶接されてなる内周側接合部３１と、３スロット数離れた一方のスロット１５ｂの内周側から３番目の位置（以下、３番地という）から延出するコイルセグメント３０の開放端部３０ｃと、他方のスロット１５ｂの内周側から４番目の位置（以下、４番地という）から延出するコイルセグメント３０の開放端部３０ｃとが径方向に重ねられて溶接されてなる外周側接合部３２とが、径方向に２列となって、周方向に並んで配列されて構成されている。
【０００８】
ここで、従来の固定子８の製造方法について図４１乃至図４８を参照しつつ説明する。
まず、図４１に示されるように、絶縁被覆された扁平な銅線材をニッパ等で所定の長さに切断し、コイルメンバー２９を得る。
ついで、このコイルメンバー２９を曲げ加工によりＵ字状に成形して図４２に示されるコイル素線としてのコイルセグメント３０を得る。
【０００９】
そして、ターン部３０ｂの高さをそろえて、３スロット数離れた対をなす各組のスロット１５ｂにコイルセグメント３０を２本ずつリヤ側から挿入する。この時、各スロット１５ｂには、４本の直線部３０ａが断面の長手方向を径方向に一致させて、径方向に１列に並んで収納される。その後、各スロット１５ｂから延出したコイルセグメント３０の開放端部側を固定子コア１５の端部近傍で周方向に曲げ、さらにその開放端部３０ｃを断面の長手方向を径方向に一致させて軸方向と平行になるように曲げる。これにより、３スロット数離れた一方のスロット１５ｂの１番地と３番地から延出した２本のコイルセグメント３０の開放端部３０ｃと、他方のスロット１５ｂの２番地と４番地から延出した２本のコイルセグメント３０の開放端部３０ｃとが、図４３および図４４に示されるように、径方向に１列に並ぶ。
【００１０】
ついで、図４５および図４６に示されるように、挟み込み治具２７を一直線に並べ、治具２７の先端同士を突き合わせて４本のコイルセグメント３０の端部側を保持する。そして、内周側の２本のコイルセグメント３０の開放端部３０ｃ同士をアークを使用したティグ溶接により溶融接合する。同様に、外周側の２本のコイルセグメント３０の開放端部３０ｃ同士をアークを使用したティグ溶接により溶融接合する。これにより、図４７および図４８に示されるように、内周側溶接部３１と外周側溶接部３２とが得られる。そして、各開放端部３０ｃ同士を溶接することにより、各相４ターンの３相分の巻線群が得られる。なお、溶接時の発熱は挟み込み治具２７を介して放熱用治具２８に伝達して放熱され、コイルセグメント３０の被膜焼けが防止される。
さらに、このように作製された３相分の巻線群が例えばＹ結線されて固定子コイル１６が作製される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の交流発電機の固定子においては、線材をニッパ等で切断して得られた短尺のコイルメンバー２９を曲げ加工してＵ字状のコイルセグメント３０を成形している。このコイルメンバー２９の切断面のサイド部には、図４１に示されるように、切断に起因する膨れＡとエッジＢが生じている。そして、膨れＡとエッジＢはコイルメンバー２９の外形形状より大きいので、コイルセグメント３０をスロット１５ｂに挿入する際に、膨れＡが干渉してスロットへのコイル挿入性が低下してしまうとともに、エッジＢが絶縁紙１９を傷つけて、絶縁不良を発生してしまう。そこで、生産性および信頼性を低下させてしまうという問題があった。
また、コイルセグメント３０の開放端部３０ｃに被覆されている絶縁被膜が除去されていないので、溶接性が悪化して、エンジンの振動などにより接合部分の外れが発生し、信頼性を低下させる原因になっていた。
また、コイルセグメント３０の開放端部３０ｃの外形が縮小されていないので、コイルエンド群１６ａでは、接合する開放端部３０ｃ同士が径方向に１列に並んで密接して配置され、溶接スペースが少ない状態となってしまう。その結果、例えば内周側の２本のコイルセグメント３０の開放端部３０ｃを溶接する際に、溶接時の熱が外周側のコイルセグメント３０の開放端部３０ｃに伝わり、外周側の開放端部３０ｃを巻き込んで溶接してしまう恐れがあり、生産性を低下させてしまうことになる。さらに、アークが溶接する２本のコイルセグメント３０の開放端部３０ｃの境界面に集中しにくくなり、溶融面積が少なくなってしまうので、十分な溶接強度が得られず、エンジンの振動などにより接合部分の外れが発生し、信頼性を低下させる原因になっていた。また、接合部の電気抵抗が大きくなり、発電時の出力電流による発熱量が多くなり、温度上昇による出力低下の原因になっていた。
また、溶融面積を確保するために溶接時間を長くすると、接合部にできる溶接玉が大きくなりすぎ、振動によりレヤショートを発生させる原因となり、信頼性を低下させることになる。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、線材に外形縮小部を形成した後、線材を外形縮小部で切断してコイルメンバーを形成するようにし、生産性および信頼性を向上させることができる交流発電機の固定子の製造方法を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る交流発電機の固定子の製造方法は、絶縁被膜が扁平な断面を有する電気導体に被覆されてなる線材を所定長さに切断してコイルメンバーを形成する工程と、上記コイルメンバーを屈曲加工して所定形状のコイル素線を形成する工程と、所定数の上記コイル素線を固定子コアに装着する工程と、上記固定子コアに装着されたそれぞれの上記コイル素線の端部同士を溶接して所定ターン数の巻線群を形成する工程とを有する交流発電機の固定子の製造方法において、上記線材の各切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって外形縮小部を形成する工程を備えたものである。そして、本交流発電機の固定子の製造方法では、上記外形縮小部を形成する工程は、上記電気導体の幅方向両端部を上記切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって上記絶縁被膜とともに除去して上記幅縮小部を形成する工程と、上記幅縮小部の厚さ方向両面の上記絶縁被膜を除去する工程とを備えており、上記幅縮小部が、上記素線を圧延して上記切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって厚み縮小部を形成し、その後プレスカット工法を用いて上記厚み縮小部の上記電気導体の幅方向両端部を上記絶縁被膜とともに切断して形成されているものである。
【００１９】
また、上記幅縮小部は、断面積が長さ方向の両端から中央に向かって漸次減少する形状に形成されているものである。
【００２１】
また、上記外形縮小部における上記絶縁被膜を切削加工により除去するようにしたものである。
【００２２】
また、上記外形縮小部における上記絶縁被膜を火炎燃焼させた後、生成された炭化物をブラッシング除去するようにしたものである。
【００２３】
また、上記外形縮小部における上記絶縁被膜をレーザ照射により焼きとり除去するようにしたものである。
【００２４】
また、上記外形縮小部における上記絶縁被膜を溶剤により溶解除去するようにしたものである。
【００２５】
この発明に係る交流発電機の固定子の製造方法は、絶縁被膜が扁平な断面を有する電気導体に被覆されてなる線材を所定長さに切断してコイルメンバーを形成する工程と、上記コイルメンバーを屈曲加工して所定形状のコイル素線を形成する工程と、所定数の上記コイル素線を固定子コアに装着する工程と、上記固定子コアに装着されたそれぞれの上記コイル素線の端部同士を溶接して所定ターン数の巻線群を形成する工程とを有する交流発電機の固定子の製造方法において、上記線材の各切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって外形縮小部を形成する工程を備えたものである。そして、本交流発電機の固定子の製造方法では、上記外形縮小部を形成する工程は、上記電気導体の幅方向両端部を上記切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって上記絶縁被膜とともに除去して上記幅縮小部を形成する工程と、上記幅縮小部の厚さ方向両面の上記絶縁被膜を除去する工程とを備えており、上記幅縮小部を形成する工程では、上記切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって上記線材を円形断面の丸状に成形して上記幅縮小部を形成した後、該幅縮小部の上記絶縁被膜を機械剥離するようにし、上記絶縁被膜が機械剥離された上記幅縮小部を扁平形状に成形する工程をさらに備えているものである。
【００２６】
また、上記コイルメンバーもしくは上記コイル素線の両端部の角部を加熱溶融して消失させて滑らかな先端形状にする工程を備えたものである。
【００２７】
また、上記コイル素線は、所定スロット数離れた一対の直線部間を略Ｖ字状のターン部で連結してなる略Ｕ字状に形成されているものである。
【００２８】
また、上記コイル素線は、直線部が所定スロットピッチで配列され、隣り合う上記直線部の端部同士が略Ｖ字状のターン部で連結されて波状の連続線に形成されているものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の固定子コイルに適用される線材を示す斜視図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図、図３はこの発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材に外形縮小部を形成した状態を示す斜視図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図、図５は図４のＡ部拡大図、図６はこの発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材を切断してコイルメンバーを形成した状態を示す斜視図、図７はこの発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルメンバーに曲げ加工を施して形成されたコイルセグメントを示す斜視図、図８および図９はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法における固定子コアに挿入されたコイルセグメントの開放端部の配列状態を説明する上面図および側面図、図１０および図１１はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接工程を説明する上面図および側面図、図１２および図１３はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接状態を説明する上面図および側面図、図１４はこの発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法で製造された固定子のフロント側要部を示す斜視図である。
【００３３】
ここで、この実施の形態１による固定子の製造方法を図１乃至図１３を参照しつつ説明する。
まず、図１および図２に示されるように、矩形断面を有する扁平な銅等の電気導体３９に絶縁被膜４１を被覆して形成された線材４０が用意される。この線材４０は、例えば電気導体３９の幅および厚みが２．５ｍｍおよび１．５ｍｍ、絶縁被膜４１の厚みが０．０４ｍｍ、角部の曲率半径（R）が 0.4ｍｍのものを用いている。
そして、切削加工により、この線材４０の所定長さ毎に線材４０の幅方向の両面および厚み方向の両面を長さ方向の所定範囲にわたって切削寸法（D）分だけ切削除去する。これにより、線材４０の幅方向および厚み方向のそれぞれの両端部の電気導体３９の一部が絶縁被膜４１とともに除去され、図３および図４に示されるように、外形縮小部４２が得られる。この切削寸法（D)は、図５に示されるように、角部の絶縁被膜４１が除去される最小寸法であり、被膜厚み（δ）および角部の曲率半径（D)の大きさによって決まり、D = R - (R-δ)／21/2で与えられる。この例では、切削寸法（D)は、０．１４５ｍｍである。
ついで、線材４０を各外形縮小部４２の長さ方向の真ん中で切断し、所定長さのコイルメンバー４４を得る。このコイルメンバー４４は、図６に示されるように、両端部の幅が狭く、かつ、厚みが薄い外形形状をなし、両端部の絶縁被膜４１が除去されて溶接部４５を構成している。
さらに、コイルメンバー４４にねじりを加えた曲げ加工を施し、コイル素線としてのコイルセグメント５０を得る。このコイルセグメント５０は、図７に示されるように、一対の直線部５０ａを略Ｖ字状のターン部５０ｂで連結する略Ｕ字状に成形されている。そして、コイルメンバー４４の溶接部４５がコイルセグメント５０の開放端部５０ｃを構成している。なお、コイルセグメント５０は、開放端部５０ｃ（溶接部４５）の幅が狭く、かつ、厚みが薄く形成されている点を除いて、図３９に示されるコイルセグメント３０と同様に構成されている。
【００３４】
そして、ターン部５０ｂの高さをそろえて、３スロット数離れた対をなす各組のスロット１５ｂにコイルセグメント５０を２本ずつリヤ側から挿入する。この時、各スロット１５ｂには、４本の直線部５０ａが断面の長手方向を径方向に一致させて、径方向に１列に並んで収納される。その後、各スロット１５ｂから延出したコイルセグメント５０の開放端部側を固定子コア１５の端部近傍で周方向に曲げ、さらにその開放端部５０ｃを断面の長手方向を径方向に一致させて軸方向と平行になるように曲げる。これにより、３スロット数離れた一方のスロット１５ｂの１番地と３番地から延出した２本のコイルセグメント５０の開放端部５０ｃと、他方のスロット１５ｂの２番地と４番地から延出した２本のコイルセグメント５０の開放端部５０ｃとが、図８および図９に示されるように、径方向に１列に並ぶ。
【００３５】
ついで、図１０および図１１に示されるように、挟み込み治具２７を一直線に並べ、治具２７の先端同士を突き合わせて４本のコイルセグメント５０の端部側を保持する。そして、内周側の２本のコイルセグメント５０の開放端部５０ｃ同士をアークを使用したティグ溶接により溶融接合する。同様に、外周側の２本のコイルセグメント５０の開放端部５０ｃ同士をアークを使用したティグ溶接により溶融接合する。これにより、図１２および図１３に示されるように、内周側溶接部５１と外周側溶接部５２とが得られる。そして、各開放端部５０ｃ同士を溶接することにより、各相４ターンの３相分の巻線群が得られる。さらに、３相分の巻線群が例えばＹ結線されて固定子コイル６１となる。これにより、図１４に示されるように、固定子コイル６１が固定子コア１５に巻装された固定子６０が得られる。
【００３６】
このように構成された固定子コイル６１は、多数本のコイルセグメント５０が開放端部５０ｃ同士を接合されて、３スロット毎にスロット１５ｂ内でスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るように波状に固定子コア１５に巻装されている。そして、固定子コイル６１のリヤ側のコイルエンド群は、図示されていないが、コイルセグメント５０のターン部５０ｂが固定子コア１５のリヤ側で径方向に２列となって周方向に並んで配列されて構成されている。一方、フロント側のコイルエンド群６１ａは、３スロット数離れた一方のスロット１５ｂの１番地から延出するコイルセグメント５０の開放端部５０ｃと、他方のスロット１５ｂの２番地から延出するコイルセグメント５０の開放端部５０ｃとが径方向に重ねられて溶接されてなる内周側接合部５１と、３スロット数離れた一方のスロット１５ｂの３番地から延出するコイルセグメント５０の開放端部５０ｃと、他方のスロット１５ｂの４番地から延出するコイルセグメント５０の開放端部５０ｃとが径方向に重ねられて溶接されてなる外周側接合部５２とが、径方向に２列となって、周方向に並んで配列されて構成されている。
このように作製された固定子６０は、固定子８に代えて交流発電機に搭載され、同様に動作する。
【００３７】
この実施の形態１によれば、線材４０に外形縮小部４２を形成した後、線材４０を外形縮小部４２で切断してコイルメンバー４４を得るようにしているので、外形縮小部４２の切断面のサイド部に生じる膨れやエッジは線材４０の外形寸法より小さくなる。そこで、コイルセグメント５０をスロット１５ｂに挿入する際に、膨れやエッジがスロット１５ｂに干渉したり、絶縁紙１９を傷付けたりすることが防止される。これにより、スロットへのコイル挿入性が向上し、かつ、絶縁不良の発生が抑えられるようになり、生産性および信頼性を向上させることができる。
また、切削加工により線材４０の幅方向両端部の電気導体３９が絶縁被膜４１とともに切削除去されて幅縮小部を形成しているので、絶縁被膜４１を除去すべき面積が減少され、絶縁被膜４１の除去工程の時間が短縮される。
また、幅縮小部の上下面（厚み方向の両面）に切削加工を施して絶縁被膜４１を除去しているので、幅縮小部の形成と絶縁被膜４１の除去とを同一の加工方法で連続して行うことができ、加工時間の短縮が図られる。
また、切削寸法（D)がD = R - (R-δ)／21/2を満足するように設定されているので、角部の絶縁被膜４１を確実に除去できるとともに、削りすぎによる溶接不良の発生を抑えることができる。
【００３８】
また、コイルエンド群１６ａにおいて、コイルセグメント５０の開放端部５０ｃがその断面の長手方向（幅方向）を径方向に一致させて、径方向に１列に並んで配置され、Ｕ字状のコイルセグメント５０の開放端部５０ｃ（溶接部４５）が幅を狭められて成形されているので、コイルセグメント５０の開放端部５０ｃ間に所定の間隙が形成され、溶接スペースが確保される。
そこで、例えば内周側の２本のコイルセグメント５０の開放端部５０ｃを溶接する際に、溶接時の熱が外周側のコイルセグメント５０の開放端部５０ｃに伝わりにくくなり、外周側の開放端部５０ｃを巻き込んで溶接することが抑えられ、生産性が向上される。
また、接合される開放端部５０ｃが十分に溶融されるので、溶接面積が確保される。さらに、接合される開放端部５０ｃの絶縁被膜４１が除去されているので、被膜残りに起因する溶接性の悪化がない。そこで、十分な溶接強度が得られ、エンジンの振動などにより接合部分の外れを防止することができ、信頼性が向上される。また、接合部の電気抵抗が小さくなり、発電時の出力電流による発熱量を抑えることができ、温度上昇による出力低下を防止できる。
さらに、溶接時に熱を与える部分の容積が小さくなるので、溶接時間が短くなり、溶接部にできる溶接玉を小さくできる。その結果、内周側接合部５１と外周側接合部５２との隙間が確保されるので、振動によるレヤショートの発生が抑制され、信頼性が向上される。
【００３９】
なお、上記実施の形態１では、径方向に並ぶ４本の開放端部５０ｃを挟み込み治具２７で一括して挟み込み、内周側の２本の開放端部５０ｃを溶接し、さらに外周側の２本の開放端部５０ｃを溶接するものとしているが、径方向に並ぶ４本の開放端部５０ｃを２本ずつ挟み込み治具２７で挟み込んで溶接するようにしてもよい。即ち、内周側の２本の開放端部５０ｃを挟み込み治具２７で挟み込んで溶接し、ついで外周側の２本の開放端部５０ｃを挟み込み治具２７で挟み込んで溶接するようにしてもよい。
【００４０】
実施の形態２．
図１５はこの発明の実施の形態２に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材に幅縮小部を形成した状態を示す斜視図、図１６は図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ矢視断面図、図１７はこの発明の実施の形態２に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材の幅縮小部の絶縁被膜を除去した状態を示す斜視図である。なお、この実施の形態２では、切削加工に代えてプレスカット工法を用いて線材４０に幅縮小部４３Ａを形成している点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４１】
この実施の形態２では、プレスカット工法を用いて、線材４０の所定長さ毎に幅方向両端部の電気導体３９を絶縁被膜４１とともに長さ方向の所定範囲にわたって切断し、図１５および図１６に示されるように、幅縮小部４３Ａを形成する。
ついで、線材４０の幅縮小部４３Ａの上下面（厚み方向の両面）に切削加工を施して、絶縁被膜４１を除去する。
これにより、図１７に示されるように、絶縁被膜４１が除去された外形縮小部４２Ａを有する線材４０が得られる。
このように作製された線材４０を各外形縮小部４２Ａの長さ方向の真ん中で切断し、上記実施の形態１と同様に、両端部の幅が狭く、かつ、厚みの薄い外形形状をなし、両端部の絶縁被膜４１が除去された溶接部を有するコイルメンバーを得る。そして、上記実施の形態１と同様に、コイルメンバーを曲げ加工して作製された略Ｕ字状のコイルセグメントを固定子コアに組み込み、固定子が製造される。
【００４２】
このように、この実施の形態２では、プレスカット工法により線材４０に幅縮小部４３Ａを形成している点を除いて上記実施の形態１と同様に構成されているので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態２によれば、幅縮小部４３Ａを形成するに当たり、切削加工に比べて加工が容易なプレスカット工法を用いているので、実施の形態１に比べてより生産性が高められる。
【００４３】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、線材４０の所定長さ毎に形成された幅縮小部の上下面に切削加工を施して絶縁被膜４１を除去するものとしているが、この実施の形態３では、線材４０の幅縮小部に火炎を照射して絶縁被膜４１を燃焼させ、その後絶縁被膜４１が燃焼されて生成される炭化物をブラッシングにより除去するものとしている。
この実施の形態３によれば、火炎により絶縁被膜４１を燃焼させているので、絶縁被膜４１を非接触で、簡易に、かつ、確実に除去できる。そこで、溶接部の被膜残りがなくなり、被膜残りに起因する溶接性の悪化を未然に防止できる。
【００４４】
実施の形態４．
上記実施の形態３では、線材４０の幅縮小部に火炎を照射して絶縁被膜４１を燃焼させ、その後絶縁被膜４１が燃焼されて生成される炭化物をブラッシングにより除去するものとしているが、この実施の形態４では、線材４０の幅縮小部にレーザを照射して絶縁被膜４１を焼きとり除去するものとしている。
この実施の形態４によれば、レーザの照射により絶縁被膜４１を除去しているので、上記実施の形態３のように絶縁被膜４１の炭化物がレーザ照射部に残らない。そこで、ブラッシングによる炭化物除去工程が不要となり、工程の短縮が図られる。
【００４５】
実施の形態５．
上記実施の形態３では、線材４０の幅縮小部に火炎を照射して絶縁被膜４１を燃焼させ、その後絶縁被膜４１が燃焼されて生成される炭化物をブラッシングにより除去するものとしているが、この実施の形態５では、幅縮小部が露出するように線材４０にマスキングを施し、線材４０を苛性ソーダあるいは苛性カリなどの溶剤に浸漬して絶縁被膜４１を溶解除去するものとしている。
この実施の形態５によれば、線材４０の幅縮小部を溶剤に浸漬させて絶縁被膜４１を溶解除去しているので、幅縮小部の絶縁被膜４１を確実に除去できる。
【００４６】
ここで、幅縮小部が形成された線材４０を所定長さに切断してコイルメンバーを作製した後、多数本のコイルメンバーを束ね、それらの幅縮小部を溶剤に浸漬させて幅縮小部の絶縁被膜４１を溶解除去するようにしてもよい。この場合、多数本のコイルメンバーの幅縮小部の絶縁被膜が一括して除去されるので、絶縁被膜の除去工程を短縮することができる。
【００４７】
実施の形態６．
この実施の形態６では、プレスカット工法により線材４０の幅方向両端部の電気導体３９を切断除去する前に、線材４０の幅縮小部の形成部位を圧延するようにしたものである。
なお、この実施の形態６は、幅縮小部の形成工程の前に、圧延工程を実施している点を除いて、上記実施の形態２と同様である。
【００４８】
ここで、この実施の形態６による特徴部分を図１８乃至図２１を参照しつつ説明する。
まず、図１８および図１９に示されるように、線材４０の所定長さ毎に線材４０を長さ方向の所定範囲にわたって圧延して厚み縮小部４６を形成する。
ついで、プレスカット工法を用いて、この線材４０の所定長さ毎に線材４０の幅方向両端部の電気導体３９を絶縁被膜４１とともに長さ方向の所定範囲にわたって切断除去し、図２０および図２１に示されるように、幅縮小部４３Ｂを形成する。
このように作製された線材４０は、上記実施の形態２と同様に、幅縮小部４３Ｂの絶縁被膜４１を除去して外形縮小部を形成し、線材４０を該外形縮小部の長さ方向の中央部で切断してコイルメンバーが得られる。そして、コイルメンバーを屈曲して略Ｕ字状のコイルセグメントに形成し、該コイルセグメントが固定子コアに組み込まれて、固定子が製造される。
【００４９】
この実施の形態６によれば、幅縮小部４３Ｂの形成工程前に線材４０の圧延工程を導入しているので、プレスカット工法による幅縮小部形成工程において、カットする方向のコイル面積が大きくなり、線材４０を確実にプレスカットすることができる。また、コイルセグメントの開放端部の厚みが薄くなっているので、スロット１５ｂへのコイル挿入性が向上される。
【００５０】
実施の形態７．
この実施の形態７では、図２２に示されるように、プレスカット工法により線材４０の厚み縮小部を長さ方向の中央部が細くなるように切断除去して幅縮小部４３Ｃを形成している。そして、幅縮小部４３Ｃの絶縁被膜４１を除去して外形縮小部を形成し、線材４０を該外形縮小部の長さ方向の中央部で切断してコイルメンバーを作製している。
なお、この実施の形態７は、厚み縮小部の長さ方向の中央部を細くするようにプレスカットしている点を除いて、上記実施の形態６と同様である。
【００５１】
この実施の形態７によれば、線材４０が厚み縮小部の長さ方向の中央部を細くするように切断除去されて幅縮小部４３Ｃを形成しているので、線材４０を外形縮小部の長さ方向の中央部で切断して作製されたコイルメンバーの両端部の溶接部は、先細り形状を有している。そこで、スロット１５ｂへのコイル挿入性が向上されるとともに、溶接時にアークを溶接部の先端に集中させることができ、溶接性をさらに高めることができる。
【００５２】
実施の形態８．
この実施の形態８では、図２３および図２４に示されるように、プレスにより線材４０の所定長さ毎に線材４０を長さ方向の所定範囲にわたって絞って円形断面の幅縮小部４３Ｄを形成する。ついで、図２５に示されるように、３台の機械ツール５５を幅縮小部４３Ｄを取り囲むように配置し、各機械ツール５５を回転させるとともに、３台の機械ツール５５を一体として幅縮小部４３Ｄ周りに回転させることにより、この線材４０の幅縮小部４３Ｄの絶縁被膜４１を除去して外形縮小部を形成している。
【００５３】
この実施の形態８によれば、幅縮小部４３Ｄが円形断面に成形されているので、機械ツール５５を用いても、絶縁被膜４１を完全に除去でき、被膜残りに起因する溶接性の悪化を防止することができる。
【００５４】
実施の形態９．
この実施の形態９では、上記実施の形態８で示したように機械ツール５５で幅縮小部４３Ｄの絶縁被膜４１を除去した後、幅縮小部４３Ｄを圧延して矩形断面の外形縮小部４２Ｅを形成する圧延工程を追加している。
この実施の形態９によれば、図２６および図２７に示されるように、矩形断面の外形縮小部４２Ｅが得られるので、上記実施の形態８に比べて、接合される溶接部同士の接触面積が増大し、接合強度を大きくすることができる。そこで、車両やエンジンの振動による接合部の外れが防止される。
【００５５】
実施の形態１０．
この実施の形態１０では、図２８に示されるように、線材４０を外形縮小部の長さ方向の中央部で切断してコイルメンバー４４Ａを形成した後、コイルメンバー４４Ａの両端の溶接部４５Ａを加熱溶融するようにしている。
なお、この実施の形態１０は、コイルメンバー４４Ａの両端の溶接部４５Ａを加熱溶融している点を除いて、上記実施の形態２と同様に構成されている。
【００５６】
この実施の形態１０によれば、コイルメンバー４４Ａの両端の溶接部４５Ａを加熱溶融しているので、溶接部４５Ａの角部が溶融し、滑らかな外形形状となる。そこで、線材を外形縮小部の長さ方向中央部で切断してコイルメンバー４４Ａを作製したときに、外形縮小部の切断面のサイド部に生じた膨れやエッジが消失し、スロットへのコイル挿入性がさらに向上される。
ここで、コイルメンバーからコイルセグメントを成形した後、コイルセグメントの両端の開放端部を加熱溶融しても、同様の効果が得られる。
【００５７】
実施の形態１１．
上記実施の形態１〜１０では、短尺のコイルメンバーをＵ字状に屈曲加工して得られたコイルセグメント５０を用いて作製した固定子コイルに適用するものとしているが、この実施の形態１１では、長尺のコイルメンバーを波形に屈曲加工して得られたコイル素線を用いて作製した固定子コイルに適用するものである。
【００５８】
まず、１相分の固定子巻線群の巻線構造について図２９を参照して具体的に説明する。なお、図２９中、固定子コアの一端側の配線を実線で、他端側の配線を点線で示している。また、固定子コア６２は円筒状に成形され、略長方形の断面形状を有するティース６２ａが径方向内方に突出するように周方向に等角ピッチで複数設けられ、コイルを収容するスロット６２ｂがティース６２ａ間に形成されている。各スロット６２ｂは溝方向が軸方向と平行で、かつ、内周側に開口している。ここでは、固定子コア６２には、回転子の磁極数（１６）に対応して、後述する３相固定子巻線６４を２組収容するように、９６本のスロット６２ｂが形成されており、毎極毎相当たりスロット数が２となっている。
【００５９】
１相分の固定子巻線群６５は、それぞれ１本のコイルメンバー７０を波状に成形されたコイル素線としての第１乃至第４巻線７１〜７４から構成されている。そして、第１巻線７１は、１本のコイルメンバー７０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット６２ｂ内の内周側から１番目の位置（１番地）と内周側から２番目の位置（２番地）とを交互に採るように波巻きして構成されている。第２巻線７２は、コイルメンバー７０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット６２ｂ内の２番地と１番地とを交互に採るように波巻きして構成されている。第３巻線７３は、コイルメンバー７０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット６２ｂ内の内周側から３番目の位置（３番地）と内周側から４番目の位置（４番地）とを交互に採るように波巻きして構成されている。第４巻線７４は、コイルメンバー７０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット６２ｂ内の４番地と３番地とを交互に採るように波巻きして構成されている。
【００６０】
そして、固定子コア６２の一端側において、スロット番号の１番の２番地から延出する第２巻線７２の端部７２ａと、スロット番号の９１番の１番地から延出する第２巻線７２の端部７２ｂとが接合されて１ターンの巻線が形成され、さらにスロット番号の１番の４番地から延出する第４巻線７４の端部７４ａと、スロット番号の９１番の３番地から延出する第４巻線７４の端部７４ｂとが接合されて、１ターンの巻線が形成されている。
また、固定子コア６２の他端側において、スロット番号の１番の１番地から延出する第１巻線７１の端部７１ａと、スロット番号の９１番の２番地から延出する第１巻線７１の端部７１ｂとが接合されて１ターンの巻線が形成され、さらにスロット番号の１番の３番地から延出する第３巻線７３の端部７３ａと、スロット番号の９１番の４番地から延出する第３巻線７３の端部７３ｂとが接合されて１ターンの巻線が形成されている。
これにより、第１乃至第４巻線７１〜７４は、それぞれ、１本のコイルメンバー７０を６スロット毎にスロット６２ｂ内でスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るように巻装されてなる１ターンの巻線を構成している。そして、各スロット６２ｂ内には、コイルメンバー７０が扁平な断面（長方形断面）の長手方向を径方向に揃えて径方向に１列に４本並んで配列されている。
【００６１】
ついで、スロット番号の６１番の１番地と６７番の２番地とから固定子コア６２の一端側に延出する第１巻線７１のコイルメンバー７０の部分が切断され、スロット番号の６１番の３番地と６７番の４番地とから固定子コア６２の一端側に延出する第３巻線７３のコイルメンバー７０の部分が切断される。さらに、スロット番号の６７番の１番地と７３番の２番地とから固定子コア６２の一端側に延出する第２巻線７２のコイルメンバー７０の部分が切断され、スロット番号の６７番の３番地と７３番の４番地とから固定子コア６２の一端側に延出する第４巻線７４のコイルメンバー７０の部分が切断される。
そして、第１巻線７１の切断端７１ｃと第２巻線７２の切断端７２ｃとが接合され、第３巻線７３の切断端７３ｃと第１巻線７１の切断端７１ｄとが接合され、第４巻線７４の切断端７４ｃと第２巻線７２の切断端７２ｄとが接合されて、第１乃至第４巻線７１〜７４を直列接続してなる４ターンの１相分の固定子巻線群６５が形成されている。
なお、第１巻線７１の切断端７１ｃと第２巻線７２の切断端７２ｃとの接合部、第３巻線７３の切断端７３ｃと第１巻線７１の切断端７１ｄとの接合部、第４巻線７４の切断端７４ｃと第２巻線７２の切断端７２ｄとの接合部が渡り結線接続部となり、第３巻線７３の切断端７３ｄと第４巻線７４の切断端７４ｄとがそれぞれ中性点（Ｎ）および口出し線（Ｏ）となる。
【００６２】
同様にして、第１乃至第４巻線７１〜７４が巻装されるスロット６２ｂを１つづつずらして６相分の固定子巻線群６５が形成されている。そして、図３０に示されるように、固定子巻線群６５が３相分づつＹ結線されて２組の３相固定子巻線６４からなる固定子コイル６３を形成し、各３相固定子巻線６４がそれぞれ整流器１２に接続されている。各整流器１２の直流出力は並列に接続されて合成される。
【００６３】
ここで、第１乃至第４巻線７１〜７４を構成するそれぞれのコイルメンバー７０は、１つのスロット６２ｂから固定子コア６２の端面側に延出し、折り返されて６スロット離れたスロット６２ｂに入るように波巻きに巻装されている。そして、それぞれのコイルメンバー７０は、６スロット毎に、スロット深さ方向（径方向）に関して、内層と外層とを交互に採るように巻装されている。そして、第１巻線７１と第２巻線７２とは電気角で１８０°ずれて反転巻装されている。同様に、第３巻線７３と第４巻線７４とは電気角で１８０°ずれて反転巻装されている。
固定子コア６２の端面側に延出して折り返されたコイルメンバー７０のターン部がコイルエンドを形成している。そこで、固定子コア６２の両端において、ほぼ同一形状に形成されたターン部が周方向に、かつ、径方向に互いに離間して、２列となって周方向に整然と配列されてフロント側およびリヤ側のコイルエンド群を形成している。
【００６４】
ついで、固定子６０Ａの組立方法について図１乃至図４および図３１乃至図３７を参照しつつ具体的に説明する。
まず、図１および図２に示されるように、矩形断面を有する扁平な銅等の電気導体３９に絶縁被膜４１を被覆して形成された線材４０が用意される。そして、切削加工により、この線材４０の所定長さ毎に線材４０の幅方向の両面および厚み方向の両面を長さ方向の所定範囲にわたって切削寸法分だけ切削除去する。これにより、線材４０の幅方向および厚み方向のそれぞれの両端部の電気導体３９の一部が絶縁被膜４１とともに除去され、図３および図４に示されるように、外形縮小部４２が得られる。ついで、外形縮小部４２の長さ方向の中央部で線材４０を切断し、長尺のコイルメンバー７０を作製する。この時、コイルメンバー７０の両端部は、図３１に示されるように、幅が狭く、厚みが薄く形成されている。
このようにして作製された１２本のコイルメンバー７０を、図３１に示されるように、同時に同一平面上で雷状に折り曲げ形成する。ついで、図３２に矢印で示されるように、直角方向に治具にて折り畳んでゆき、図３３に示される巻線アッセンブリ８０を作製する。
なお、各コイルメンバー７０は折り曲げされて、図３４に示されるように、ターン部８１ａで連結された直線部８１ｂが６スロットピッチ（６Ｐ）で配列された波状パターンのコイル素線８１に成形されている。そして、隣り合う直線部８１ｂが、ターン部８１ａにより、コイルメンバー７０の幅（Ｗ）分ずらされている。素線アッセンブリ８０は、このような波状パターンに形成された２本のコイル素線８１を図３５に示されるように６スロットピッチずらして直線部８１ｂを重ねて配列された素線対が１スロットピッチづつずらして６対配列されて構成されている。そして、コイル素線８１の端部が素線アッセンブリ８０の両端の両側に６本づつ延出されている。また、コイルエンドを構成するターン部８１ａが素線アッセンブリ８０の両側部に整列されて配列されている。ここで、各コイル素線８１が、図３８で示した第１乃至第４巻線７１〜７４に相当している。
また、台形形状のスロット８３ａが所定のピッチ（電気角で３０°）で形成された磁性材料のＳＰＣＣ材を所定枚数積層し、その外周部をレーザ溶接して、図３６に示されるように、直方体の積層鉄心８３を作製する。
【００６５】
そして、図３７の（ａ）に示されるように、インシュレータ１９が積層鉄心８３のスロット８３ａに装着され、２つの素線アッセンブリ８０の各直線部８１ｂを各スロット８３ａ内に重ねて押し入れる。これにより、図３７の（ｂ）に示されるように、２つの素線アッセンブリ８０が積層鉄心８３に装着される。コイル素線８１の直線部８１ｂは、インシュレータ１９により積層鉄心８３と絶縁されてスロット８３ａ内に径方向に４本並んで収納されている。そして、２つの素線アッセンブリ８０は、重なって積層鉄心８３に装着されている。
ついで、積層鉄心８３を丸め、その端面同士を当接させて溶接し、図３７の（ｃ）に示されるように、円筒状の固定子コア６２を得る。
そして、図３８に示される結線方法に基づいて、各コイル素線８１の端部同士を結線して固定子巻線群６５を形成する。
ここで、渡り結線、口出し線および中性点用のコイル素線８１の切断端における絶縁被膜４１の除去には、レーザ照射による絶縁被膜４１の焼きとりが適している。
【００６６】
このように、この実施の形態１１によれば、線材４０に外形縮小部４２を形成した後、線材４０を外形縮小部４２で切断してコイルメンバー７０を得るようにしているので、コイルメンバー７０を波状に折り曲げて成形されたコイル素線８１の端部は、絶縁被膜４１が除去され、その幅が狭く、かつ、厚みが薄く形成されている。
また、１相分の固定子巻線群６５を構成する第１乃至第４巻線７１〜７４はそれぞれ端部同士を溶接して１ターンの巻線に形成されている。この時、第１および第３巻線７１、７３の端部７１ａ、７１ｂ、７３ａ、７３ｂは、固定子コア６２の他端側で、その断面の長手方向（幅方向）を径方向に一致させて、径方向に１列に並んで配置され、第２および第４巻線７２、７４の端部７２ａ、７２ｂ、７４ａ、７４ｂは、固定子コア６２の一端側で、その断面の長手方向（幅方向）を径方向に一致させて、径方向に１列に並んで配置されている。そして、コイル素線８１、即ち第１乃至第４巻線の各端部が幅を狭められて成形されているので、端部７１ａ、７１ｂと端部７３ａ、７３ｂとの間、同様に端部７２ａ、７２ｂと端部７４ａ、７４ｂとの間に所定の間隙が形成され、溶接スペースが確保される。
従って、この実施の形態１１においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００６７】
また、この実施の形態１１では、１本のコイル素線８１から１ターンの巻線を形成しているので、多数本のＵ字状のコイルセグメント５０を直列に接続して１ターンの巻線を形成している上記実施の形態１〜１０に比べて、接合箇所が著しく削減され、固定子の生産性を向上させることができるとともに、溶接による電気導体の軟化がなく、固定子としての剛性が高くなり、磁気騒音を低減させることができる。
また、コイル素線８１のターン部８１ａによりコイルエンド群を構成しているので、コイルセグメント５０の開放端部５０ｃ同士を接合してコイルエンド群を構成している上記実施の形態１〜１０に比べて、コイルエンドの高さを低くすることができる。これにより、コイルエンド群における通風抵抗が小さくなり、回転子の回転に起因する風音を低減でき、さらにコイルの漏れリアクタンスが減少し、出力・効率が向上される。
さらに、１２本のコイル素線８１から巻線アッセンブリ８０を形成しているので、２組の巻線アッセンブリ８０を固定子コア６２に２列に巻装することで６相分の固定子巻線群６５が巻装されることになり、組立性を著しく向上させることができる。
【００６８】
なお、上記各実施の形態では、切削加工やプレスカット工法により線材４０の幅方向両端部の電気導体３９を絶縁被膜４１とともに除去して幅縮小部を形成した後、幅縮小部の絶縁被膜４１を除去して外形縮小部を形成するものとしているが、線材４０の切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって絶縁被膜４１を除去して外形縮小部を形成するようにしてもよい。この場合、外形縮小部の外形は絶縁被膜４１の厚み分縮小されており、外形縮小部の切断面のサイド部に生じた膨れやエッジに起因する不具合を低減できる。そして、この線材から形成されたセグメントコイルやコイル素線を固定子コアに装着した際に、セグメントコイルやコイル素線の端部間が径方向で離間し、溶接スペースが確保される。なお、絶縁被膜４１を除去する際には、例えば上記実施の形態３〜５で述べた火炎による絶縁被膜の燃焼除去方法、レーザ照射による絶縁被膜の燃焼除去方法、溶剤による絶縁被膜の溶解除去方法などを用いることができる。
また、上記各実施の形態では、コイルセグメント５０やコイル素線８１の直線部５０ａ、８１ａをスロット１５ｂ、６２ｂ内に径方向に１列に４本ずつ配列するものとしているが、スロット内に配列される直線部の本数はこれに限定されるものではない。
【００６９】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００７０】
この発明によれば、絶縁被膜が扁平な断面を有する電気導体に被覆されてなる線材を所定長さに切断してコイルメンバーを形成する工程と、上記コイルメンバーを屈曲加工して所定形状のコイル素線を形成する工程と、所定数の上記コイル素線を固定子コアに装着する工程と、上記固定子コアに装着されたそれぞれの上記コイル素線の端部同士を溶接して所定ターン数の巻線群を形成する工程とを有する交流発電機の固定子の製造方法において、上記線材の各切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって外形縮小部を形成する工程を備えたので、生産性および信頼性を向上させることができる交流発電機の固定子の製造方法が得られる。
【００７２】
また、上記外形縮小部を形成する工程は、上記電気導体の幅方向両端部を上記切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって上記絶縁被膜とともに除去して上記幅縮小部を形成する工程と、上記幅縮小部の厚さ方向両面の上記絶縁被膜を除去する工程とを備えているので、コイル素線の端部同士を溶接する際の溶接スペースが確保されるとともに、幅縮小部の絶縁被膜の除去面積が減少され、絶縁被膜の除去工程の時間が短縮される。
【００７５】
また、上記幅縮小部が、上記素線を圧延して上記切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって厚み縮小部を形成し、その後プレスカット工法を用いて上記厚み縮小部の上記電気導体の幅方向両端部を上記絶縁被膜とともに切断して形成されているので、スロットへの挿入性が向上される。
【００７６】
また、上記幅縮小部は、断面積が長さ方向の両端から中央に向かって漸次減少する形状に形成されているので、溶接時にアークを溶接部に集中でき、溶接性が高められるとともに、溶接強度が向上される。
【００７７】
また、上記切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって上記線材を円形断面の丸状に成形して上記幅縮小部を形成した後、該幅縮小部の上記絶縁被膜を機械剥離するようにしたので、機械ツールを用いても絶縁被膜を確実に除去でき、被膜残りに起因する溶接性の悪化が防止される。
【００７８】
また、上記絶縁被膜が機械剥離された上記幅縮小部を扁平形状に成形する工程を備えたので、スロットへの挿入性が向上される。
【００７９】
また、上記外形縮小部における上記絶縁被膜を切削加工により除去するようにしたので、絶縁被膜を確実に除去でき、被膜残りに起因する溶接性の悪化が防止される。
【００８０】
また、上記外形縮小部における上記絶縁被膜を火炎燃焼させた後、生成された炭化物をブラッシング除去するようにしたので、絶縁被膜の除去工程が短縮される。
【００８１】
また、上記外形縮小部における上記絶縁被膜をレーザ照射により焼きとり除去するようにしたので、ブラッシング工程が不要となり、絶縁被膜の除去工程がさらに短縮される。
【００８２】
また、上記外形縮小部における上記絶縁被膜を溶剤により溶解除去するようにしたので、絶縁被膜を確実に除去でき、被膜残りに起因する溶接性の悪化が防止される。
【００８３】
また、上記コイルメンバーもしくは上記コイル素線の両端部の角部を加熱溶融して消失させて滑らかな先端形状にする工程を備えたので、スロットへのコイル挿入性が向上される。
【００８４】
また、上記コイル素線は、所定スロット数離れた一対の直線部間を略Ｖ字状のターン部で連結してなる略Ｕ字状に形成されているので、円筒状の固定子コアを作製した後、コイル素線を固定子コアに挿入して固定子コイルを作製でき、固定子の製造が容易となる。
【００８５】
また、上記コイル素線は、直線部が所定スロットピッチで配列され、隣り合う上記直線部の端部同士が略Ｖ字状のターン部で連結されて波状の連続線に形成されているので、接合箇所が大幅に削減され、かつ、コイル素線の固定子コアへの装着工程が簡易となり、生産性が向上されるとともに、コイルエンドが連続線のターン部となり、コイルエンド群の軸方向高さを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の固定子コイルに適用される線材を示す斜視図である。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材に外形縮小部を形成した状態を示す斜視図である。
【図４】 図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【図５】 図４のＡ部を拡大した図である。
【図６】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材を切断してコイルメンバーを形成した状態を示す斜視図である。
【図７】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルメンバーに曲げ加工を施して形成されたコイルセグメントを示す斜視図である。
【図８】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法における固定子コアに挿入されたコイルセグメントの開放端部の配列状態を説明する上面図である。
【図９】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法における固定子コアに挿入されたコイルセグメントの開放端部の配列状態を説明する側面図である。
【図１０】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接工程を説明する上面図である。
【図１１】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接工程を説明する側面図である。
【図１２】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接状態を説明する上面図である。
【図１３】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接状態を説明する側面図である。
【図１４】 この発明の実施の形態１に係る交流発電機の固定子の製造方法で製造された固定子のフロント側要部を示す斜視図である。
【図１５】 この発明の実施の形態２に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材に幅縮小部を形成した状態を示す斜視図である。
【図１６】 図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ矢視断面図である。
【図１７】 この発明の実施の形態２に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材の幅縮小部の絶縁被膜を除去した状態を示す斜視図である。
【図１８】 この発明の実施の形態６に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材に厚み縮小部を形成した状態を示す斜視図である。
【図１９】 図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ矢視断面図である。
【図２０】 この発明の実施の形態６に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材に幅縮小部を形成した状態を示す斜視図である。
【図２１】 図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ矢視断面図である。
【図２２】 この発明の実施の形態７に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材に幅縮小部を形成した状態を示す斜視図である。
【図２３】 この発明の実施の形態８に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材に幅縮小部を形成した状態を示す斜視図である。
【図２４】 図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ矢視断面図である。
【図２５】 この発明の実施の形態８に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材の幅縮小部の絶縁被膜の除去工程を説明する図である。
【図２６】 この発明の実施の形態９に係る交流発電機の固定子の製造方法における線材に外形縮小部を形成した状態を示す斜視図である。
【図２７】 図２６のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ矢視断面図である。
【図２８】 この発明の実施の形態１０に係る交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルメンバーの要部を示す斜視図である。
【図２９】 この発明の実施の形態１１に係る交流発電機の固定子における固定子コイルの１相分の結線状態を説明する平面図である。
【図３０】 この発明の実施の形態１１に係る交流発電機の固定子の回路図である。
【図３１】 この発明の実施の形態１１に係る交流発電機の固定子における固定子コイルを構成する巻線群の製造工程を説明する図である。
【図３２】 この発明の実施の形態１１に係る交流発電機の固定子における固定子コイルを構成する巻線群の製造工程を説明する図である。
【図３３】 この発明の実施の形態１１に係る交流発電機の固定子における固定子コイルを構成する巻線アッセンブリを示す図である。
【図３４】 この発明の実施の形態１１に係る交流発電機の固定子における固定子コイルを構成するコイル素線の要部を示す斜視図である。
【図３５】 この発明の実施の形態１１に係る交流発電機の固定子における固定子コイルを構成するコイル素線の配列を説明する図である。
【図３６】 この発明の実施の形態１１に係る交流発電機の固定子における固定子コアを構成する積層鉄心を示す斜視図である。
【図３７】 この発明の実施の形態１１に係る交流発電機の固定子の製造工程を説明する工程断面図である。
【図３８】 一般的な交流発電機を示す断面図である。
【図３９】 従来の固定子におけるコイルセグメントを示す平面図である。
【図４０】 従来の固定子の要部をフロント側から見た斜視図である。
【図４１】 従来の交流発電機の固定子の製造方法における線材を切断してコイルメンバーを形成した状態を示す斜視図である。
【図４２】 従来の交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルメンバーに曲げ加工を施して形成されたコイルセグメントを示す平面図である。
【図４３】 従来の交流発電機の固定子の製造方法における固定子コアに挿入されたコイルセグメントの開放端部の配列状態を説明する上面図である。
【図４４】 従来の交流発電機の固定子の製造方法における固定子コアに挿入されたコイルセグメントの開放端部の配列状態を説明する側面図である。
【図４５】 従来の交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接工程を説明する上面図である。
【図４６】 従来の交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接工程を説明する側面図である。
【図４７】 従来の交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接状態を説明する上面図である。
【図４８】 従来の交流発電機の固定子の製造方法におけるコイルセグメントの開放端部の溶接状態を説明する側面図である。
【符号の説明】
１５、６２ 固定子コア、１５ｂ、６２ｂ スロット、１６、６３ 固定子コイル、３９ 電気導体、４０ 線材、４１ 絶縁被膜、４２、４２Ａ、４２Ｅ 外形縮小部、４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ、４３Ｄ 幅縮小部、４４、４４Ａ、７０ コイルメンバー、４６ 厚み縮小部、５０ コイルセグメント（コイル素線）、５０ａ 直線部、５０ｂ ターン部、６０、６０Ａ 固定子、６４ ３相固定子巻線、６５ 固定子巻線群、７１ 第１巻線、７２ 第２巻線、７３ 第３巻線、７４ 第４巻線、８１ コイル素線、８１ａ ターン部、８１ｂ 直線部。
Claims (10)
- 絶縁被膜が扁平な断面を有する電気導体に被覆されてなる線材を所定長さに切断してコイルメンバーを形成する工程と、上記コイルメンバーを屈曲加工して所定形状のコイル素線を形成する工程と、所定数の上記コイル素線を固定子コアに装着する工程と、上記固定子コアに装着されたそれぞれの上記コイル素線の端部同士を溶接して所定ターン数の巻線群を形成する工程とを有する交流発電機の固定子の製造方法において、
上記線材の各切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって外形縮小部を形成する工程を備え、
上記外形縮小部を形成する工程は、上記電気導体の幅方向両端部を上記切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって上記絶縁被膜とともに除去して上記幅縮小部を形成する工程と、上記幅縮小部の厚さ方向両面の上記絶縁被膜を除去する工程とを備えており、
上記幅縮小部が、上記素線を圧延して上記切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって厚み縮小部を形成し、その後プレスカット工法を用いて上記厚み縮小部の上記電気導体の幅方向両端部を上記絶縁被膜とともに切断して形成されていることを特徴とする交流発電機の固定子の製造方法。 - 上記幅縮小部は、断面積が長さ方向の両端から中央に向かって漸次減少する形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の交流発電機の固定子の製造方法。
- 上記外形縮小部における上記絶縁被膜を切削加工により除去するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の交流発電機の固定子の製造方法。
- 上記外形縮小部における上記絶縁被膜を火炎燃焼させた後、生成された炭化物をブラッシング除去するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の交流発電機の固定子の製造方法。
- 上記外形縮小部における上記絶縁被膜をレーザ照射により焼きとり除去するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の交流発電機の固定子の製造方法。
- 上記外形縮小部における上記絶縁被膜を溶剤により溶解除去するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の交流発電機の固定子の製造方法。
- 絶縁被膜が扁平な断面を有する電気導体に被覆されてなる線材を所定長さに切断してコイルメンバーを形成する工程と、上記コイルメンバーを屈曲加工して所定形状のコイル素線を形成する工程と、所定数の上記コイル素線を固定子コアに装着する工程と、上記固定子コアに装着されたそれぞれの上記コイル素線の端部同士を溶接して所定ターン数の巻線群を形成する工程とを有する交流発電機の固定子の製造方法において、
上記線材の各切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって外形縮小部を形成する工程を備え、
上記外形縮小部を形成する工程は、上記電気導体の幅方向両端部を上記切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって上記絶縁被膜とともに除去して上記幅縮小部を形成する工程と、上記幅縮小部の厚さ方向両面の上記絶縁被膜を除去する工程とを備えており、
上記幅縮小部を形成する工程では、上記切断部位を略中心として長さ方向の所定範囲にわたって上記線材を円形断面の丸状に成形して上記幅縮小部を形成した後、該幅縮小部の上記絶縁被膜を機械剥離するようにし、
上記絶縁被膜が機械剥離された上記幅縮小部を扁平形状に成形する工程をさらに備えていることを特徴とする交流発電機の固定子の製造方法。 - 上記コイルメンバーもしくは上記コイル素線の両端部の角部を加熱溶融して消失させて滑らかな先端形状にする工程を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の交流発電機の固定子の製造方法。
- 上記コイル素線は、所定スロット数離れた一対の直線部間を略Ｖ字状のターン部で連結してなる略Ｕ字状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の交流発電機の固定子の製造方法。
- 上記コイル素線は、直線部が所定スロットピッチで配列され、隣り合う上記直線部の端部同士が略Ｖ字状のターン部で連結されて波状の連続線に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の交流発電機の固定子の製造方法。
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