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CN103262391B - 车用旋转电机及其中使用的定子的制造方法 - Google Patents

车用旋转电机及其中使用的定子的制造方法 Download PDF

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CN103262391B
CN103262391B CN201080070668.3A CN201080070668A CN103262391B CN 103262391 B CN103262391 B CN 103262391B CN 201080070668 A CN201080070668 A CN 201080070668A CN 103262391 B CN103262391 B CN 103262391B
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Abstract

本发明提供一种车用旋转电机及其中使用的定子的制造方法，能使在径向上重叠而构成定子绕组的线圈端的绕组组装件的拐弯部的径向宽度按外层、内层、中间层的顺序变大，能将使用较大截面积的线材的绕组组装件安装于定子铁心，并且能抑制线圈端组的径向的隆起，从而能避免与外壳、转子干涉。在本发明中，定子绕组具有绕组组装件，该绕组组装件以将槽收纳部在槽内沿槽深度方向排列成一列的方式在径向上重叠三层以上地配置于定子铁心，被配置成在径向上重叠的绕组组装件的拐弯部的径向宽度按位于中央的绕组组装件的拐弯部、位于内周侧的绕组组装件的拐弯部、位于外周侧的绕组组装件的拐弯部的顺序变得狭小。

Description

车用旋转电机及其中使用的定子的制造方法
技术领域
本发明涉及例如车用交流发电机等旋转电机及在该旋转电机中使用的定子的制造方法，特别地，涉及定子绕组的线圈端结构。
背景技术
现有的车用交流发电机的定子是通过将定子绕组卷绕安装于以每极每相两个的比例形成有槽的定子铁心而构成的。定子绕组是通过将第一波状卷绕绕组组和第二波状卷绕绕组组以在各个槽内沿槽深度方向交替且排列成一列的方式配置三对第一绕组的槽收纳部位和第二绕组的槽收纳部位而构成的，其中上述第一波状卷绕绕组组是以一个槽间距排列六根一匝的第一绕组而成的，该第一绕组是通过以每六个槽便在槽内沿槽深度方向使位置在内层和外层之间交替的方式将线材卷绕安装成波状而构成的，上述第二波状卷绕绕组组是以一个槽间距排列六根一匝的第二绕组而成的，该第二绕组是通过以每六个槽便在槽内沿槽深度方向使位置在内层和外层之间交替的方式将线材卷绕安装成波状、且以使电角度相对于第一绕组偏移180度反转的方式卷绕安装而构成的（例如参照专利文献1）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2002－58189号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在现有的车用交流发电机中，对十二根线材进行弯曲加工来制作出构成第一及第二波形卷绕绕组组的绕组组装件，将绕组组装件以沿槽深度方向重叠三层的方式安装于定子铁心的槽。此外，由弯曲加工的容易性出发使用圆形截面的线材，因此，不能提高导体在槽内的占空系数。因此，从提高输出的观点出发，需在对截面呈圆形的线材进行弯曲加工来制作出构成第一及第二波形卷绕绕组组的绕组组装件之后，将第一及第二绕组的圆形截面的槽收纳部塑性变形为扁平截面，以提高在槽内的占空系数。
近年来，随着发动机室狭小化，要求因车辆负载增大而产生的进一步的输出提高，需增大线材的截面积以实现绕组的低电阻化。
然而，在增大圆形截面的线材的直径的情况下，连接槽收纳部间的截面呈圆形的拐弯部彼此相互干涉，因而存在不能将绕组组装件以在槽深度方向上重叠三层的方式安装于定子铁心的槽这样的技术问题。另外，即便能将绕组组装件以在槽深度方向上重叠三层的方式安装于定子铁心的槽，由拐弯部构成的线圈端组的径向的隆起增大，从而产生与外壳、转子干涉这样的技术问题。
本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种车用旋转电机及在该车用旋转电机中使用的定子的制造方法，能使在径向上重叠三层而构成定子绕组的线圈端的绕组组装件的拐弯部的径向宽度按中间层、内层、外层的顺序变得狭小，能将使用较大截面积的线材的绕组组装件安装于定子铁心，并且能抑制线圈端组的径向的隆起，从而能避免与外壳、转子干涉。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的车用旋转电机包括定子，该定子具有：圆环状的定子铁心，该定子铁心的朝内周侧开口的槽在周向上以规定的间距配置有多个；以及定子绕组，该定子绕组由安装于上述定子铁心的多个绕组组装件构成。上述绕组组装件是将线材对以相互偏移一个槽间距的方式排列与规定槽间距相同数量的对数而构成的，且槽收纳部塑性变形为四边形截面，其中，该线材对是通过将两根线材彼此偏移上述规定槽间距以使槽收纳部重叠的方式加以排列而成的，这两根线材由连续的线构成，该连续的线形成为这样的图案：利用拐弯部将上述槽收纳部连接并使上述槽收纳部以上述规定槽间距排列，且利用上述拐弯部使相邻的上述槽收纳部以在槽深度方向上交替地位于内层和外层的方式进行偏移。上述定子绕组将上述绕组组装件以在径向上重叠三层以上的方式安装于上述定子铁心，以使上述槽收纳部在上述槽内沿槽深度方向排列成一列，被安装成在径向上重叠的上述绕组组装件的上述拐弯部的径向宽度按位于中央的上述绕组组装件的拐弯部、位于内周侧的上述绕组组装件的拐弯部、位于外周侧的上述绕组组装件的拐弯部的顺序变得狭小。
发明效果
根据本发明，被配置成沿径向重叠三层以上的绕组组装件的拐弯部的径向宽度按位于中央的绕组组装件的拐弯部、位于内周侧的绕组组装件的拐弯部、位于外周侧的绕组组装件的拐弯部的顺序变得狭小。因此，即便使用大截面积的线材来制作出绕组组装件，由于能抑制线圈端组的径向的隆起，因此，也能避免定子绕组与外壳、转子的干涉。
附图说明
图1是说明本发明一实施方式的车用交流发电机的结构的剖视图。
图2是表示本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的立体图。
图3是说明本发明一实施方式的车用交流发电机中的定子绕组的一相的连接状态的后侧端面图。
图4是本发明一实施方式的车用交流发电机的电路结构图。
图5是表示本发明一实施方式的车用交流发电机的主要部分剖视图。
图6是表示构成适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的绕组组装件的线材的立体图。
图7是表示构成适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的绕组组装件的线材对的立体图。
图8是表示构成适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子绕组的绕组组装件的俯视图。
图9是说明适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法的工序图。
图10是表示通过适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的线材的卷绕工序制作出的绕组组装体的俯视图。
图11是说明适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的绕组组装体的变位工序的图。
图12是表示构成通过适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的绕组组装体的变位工序制作出的绕组组装件的线材的俯视图。
图13是表示构成通过适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的绕组组装体的变位工序制作出的绕组组装件的线材对的俯视图。
图14是表示通过适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的绕组组装体的变位工序制作出的绕组组装件的俯视图。
图15是说明适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的槽收纳部的四边形化工序的图。
图16是说明适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的线圈端的偏移工序的图。
图17是表示适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的层叠铁心的立体图。
图18是说明适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的绕组组装件的安装工序的主要部分剖视图。
图19是说明适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的层叠铁心的弯曲工序的立体图。
图20是说明适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的线圈端的压溃工序的主要部分剖视图。
图21是表示适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的线圈端在压溃工序后的状态的主要部分剖视图。
具体实施方式
以下，使用附图，对本发明的车用旋转电机的优选实施方式进行说明。
图1是说明本发明一实施方式的车用交流发电机的结构的剖视图，图2是表示本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的立体图，图3是说明本发明一实施方式的车用交流发电机的定子绕组的一相的连接状态的后侧端面图，图4是本发明一实施方式的车用交流发电机的电路结构图，图5是表示本发明一实施方式的车用交流发电机的主要部分剖视图。
另外，在图2中，省略了引线等。另外，图3中，实线示出了后侧配线，虚线示出了前侧配线。
在图1中，作为车用旋转电机的车用交流发电机1包括：外壳4，该外壳4由分别呈大致碗状的铝制的前支架2和后支架3构成；轴6，该轴6通过一对轴承5以能自由旋转的方式支承于上述外壳4；带轮7，该带轮7固接于朝外壳4的前侧延伸出的轴6的端部；转子8，该转子8固定于轴6且配置在外壳4内；定子20，该定子20以围绕转子8的方式固定于外壳4；一对集电环12，这一对集电环12固定于朝外壳4的后侧延伸出的轴6的延伸部，并向转子8供给电流；整流装置13，该整流装置13制成大致C字形，且在集电环12的外周侧，在与轴6的轴心正交的平面上配置成以轴6为中心的扇状，并将在定子20中产生的交流电压整流为直流电压；一对电刷15，这一对电刷15以相对于各集电环12滑动的方式收纳于刷握14内，该刷握14配置于一对集电环12的外周侧且配置于整流装置13的大致C字形的前端之间；电压调节器16，该电压调节器16安装于刷握14并对在定子20中产生的交流电压的大小进行调节；以及盖17，该盖17以覆盖整流装置13、刷握14、电压调节器16的方式安装于后支架3。
转子8是爪极式转子，其包括：励磁绕组9，在该励磁绕组9中流过励磁电流以产生磁通；以及磁极铁心10，该磁极铁心10被设成覆盖励磁绕组9，并利用该励磁绕组9的磁通来形成磁极。此外，风扇11通过焊接等固定于磁极铁心10的轴向的两端面。
如图2所示，定子20包括：圆筒状的定子铁心21，该定子铁心21的朝内周侧开口的槽21a以规定间距排列在周向上；定子绕组22，该定子绕组22卷绕安装于定子铁心21，并伴随着转子8的旋转因来自励磁绕组9的磁通的变化而产生交流电；以及绝缘体25，该绝缘体25安装于各槽21a，并将定子绕组22与定子铁心21电绝缘。此外，如后所述，定子绕组22包括多个绕组，该绕组的一根线材30以在定子铁心21的端面侧的槽21a外折返、且每规定槽数（一磁极间距）便在槽21a内沿槽深度方向使位置在内层和外层之间交替的方式波状卷绕而被卷绕安装。
此处，与转子8的磁极数16相对应，以收纳两个三相交流绕组的方式，将96根槽21a以等角间距（电角度为30度的间距）形成于定子铁心21，即，槽21a以每极每相两个的比例形成。
这样构成的定子20配置成如下状态：定子铁心21的轴向两端面被前托架2及后托架3从轴向两侧夹持，且定子20确保与磁极铁心10的外周面之间有均匀的间隙而围绕着磁极铁心10。
接着，参照图3，对一相的相绕组24的绕组结构进行具体说明。
定子铁心21具有：将成形为规定形状的磁性钢板层叠而制作出的圆环状的铁心背部21b；以及分别从铁心背部21b的内周面朝径向内侧延伸，并等角度间距地排列在周向上的齿部21c，朝内周侧开口的槽21a由铁心背部21b和在周向上相邻的齿部21c划分而成。
相绕组24由第一绕组31至第六绕组36构成，该第一绕组31至第六绕组36分别由一根线材30构成。线材30由连续的线构成，该连续的线由例如被绝缘体覆盖的铜构成。
第一绕组31是将一根线材30以从槽编号1号到槽编号91号按每六个槽交替地位于从槽21a内的外周侧起的第1号的位置（以下称为第一位置）和从外周侧起的第2号的位置（以下称为第二位置）的方式波状卷绕而构成的。第二绕组32是将线材30以从槽编号1号到槽编号91号按每六个槽交替地位于槽21a内的第二位置和第一位置的方式波状卷绕而构成的。第三绕组33是将线材30以从槽编号1号到槽编号91号按每六个槽交替地位于从槽21a内的外周侧起的第3号的位置（以下称为第三位置）和从外周侧起的第4号的位置（以下称为第四位置）的方式波状卷绕而构成的。第四绕组34是将线材30以从槽编号1号到槽编号91号按每六个槽交替地位于槽21a内的第四位置和第三位置的方式波状卷绕而构成的。第五绕组35是将线材30以从槽编号1号到槽编号91号按每六个槽交替地位于从槽21a内的外周侧起的第5号的位置（以下称为第五位置）和从外周侧起的第6号的位置（以下称为第六位置）的方式波状卷绕而构成的。第六绕组36是将线材30以从槽编号1号到槽编号91号按每六个槽交替地位于槽21a内的第六位置和第五位置的方式波状卷绕而构成的。
此外，在定子铁心21的一端侧，从槽编号1号延伸出的第一绕组31的端部31a和从槽编号91号延伸出的第五绕组35的端部35b被接合，从槽编号1号延伸出的第三绕组33的端部33a和从槽编号91号延伸出的第一绕组31的端部31b被接合，此外，从槽编号1号延伸出的第五绕组35的端部35a和从槽编号91号延伸出的第三绕组33的端部33b被接合，从而形成三匝绕组。
此外，在定子铁心21的另一端侧，从槽编号1号延伸出的第二绕组32的端部32a和从槽编号91号延伸出的第四绕组34的端部34b被接合，从槽编号1号延伸出的第四绕组34的端部34a和从槽编号91号延伸出的第六绕组36的端部36b被接合，此外，从槽编号1号延伸出的第六绕组36的端部36a和从槽编号91号延伸出的第二绕组32的端部32b被接合，从而形成三匝绕组。
此外，从槽编号43号和49号朝定子铁心21的一端侧延伸出的第一绕组31的线材30的部分被切断，从槽编号49号和55号朝定子铁心21的一端侧延伸出的第二绕组32的线材30的部分被切断。而且，第一绕组31的切断端31c和第二绕组32的切断端32c被接合，从而形成将第一绕组31至第六绕组36串联连接而成的六匝相绕组24。另外，第一绕组31的切断端31d和第二绕组32的切断端32d分别成为引线（O）及中性点（N）。
同样地，将供线材30卷绕安装的槽21a一个个地偏移，以形成六个相绕组24。此外，如图4所示，相绕组24三个三个地被Y形连接以构成两个三相交流绕组23，各三相交流绕组23分别与整流装置13连接。各整流装置13的直流输出被并联连接而合成。
此处，从槽21a朝定子铁心21的端面侧延伸并折返的线材30的拐弯（turn）部30a形成线圈端。此外，在定子铁心21的两端，拐弯部30a在径向上彼此处于面接触状态，在径向上为三列并在周向上整齐排列地形成线圈端组22f、22r。此外，如图5所示，沿径向排列成三列的拐弯部30a的径向宽度按位于中央的拐弯部30a的径向宽度（Dcenter）、位于内周侧的拐弯部30a的径向宽度（Dinner）、位于外周侧的拐弯部30a的径向宽度（Douter）的顺序变得狭小。此外，内周侧的拐弯部30a位于比齿部21c的内周端更靠径向外侧的位置。
槽收纳部30b形成为四边形截面，并以在径向上一列排列六根的方式收纳于各个槽21a。
构成第一绕组31～第六绕组36的各个线材30以从一个槽21a朝定子铁心21的端面侧延伸并折返而进入隔开六个槽的槽21a的方式被卷绕安装成波状绕组。此外，各个线材30被卷绕安装成每六个槽便在槽深度方向（径向）上使位置在内层和外层之间交替。第二绕组32、第四绕组34及第六绕组36被卷绕安装成相对于第一绕组31、第三绕组33及第五绕组35以电角度偏移180度的方式反转。因此，定子绕组22与将第一绕组组和第二绕组组沿径向排列三对来进行配置的绕组等价，其中上述第一绕组组是将第一绕组31以一个槽间距排列六根而构成的，上述第二绕组组是将第二绕组32以一个槽间距排列六根而构成的。这一对第一绕组组和第二绕组组由将12根线材30成形为波状并制作出的绕组组装件40提供。
接着，说明绕组组装件40的结构。
图6是表示构成适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的绕组组装件的线材的立体图，图7是表示构成适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的绕组组装件的线材对的立体图，图8是表示构成适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子绕组的绕组组装件的俯视图。
如图6所示，线材30被折曲成形为这样的平面状图案：由拐弯部30a连接并成形为四边形截面的槽收纳部30b以六个槽间距（6P）排列。此外，相邻的槽收纳部30b利用拐弯部30a在与槽收纳部30b的排列方向和槽收纳部30b的长度方向这两个方向正交的方向（以下设为槽收纳部30b的厚度方向）上交替地偏移规定量（W）。
如图7所示，形成为这样的图案的线材30偏移六个槽间距以将槽收纳部30b在厚度方向上重叠的方式排列，从而构成线材对41。该线材对41相当于构成为一对的第一绕组31及第二绕组32。
以每对偏移一个槽间距的方式排列六对线材对41，从而构成图8所示的绕组组装件40。线材30的端部朝绕组组装件40两端的两侧各延伸出六根。另外，拐弯部30a整齐地排列在绕组组装件40的两侧部。
这样构成的绕组组装件40在进行完后述的线圈端偏移工序之后，在径向上重叠为三层地安装于定子铁心21的槽21a，在进行完后述的线圈端压溃工序之后，根据图3所示的连接方法连接各线材30的端部以形成定子绕组22。
接着，对这样构成的车用交流发电机1的动作进行说明。
首先，电流经由电刷15及集电环12而供给至转子8的励磁绕组9，从而产生磁通。利用该磁通使N极和S极在周向上交替地形成于磁极铁心10的外周部。
另一方面，发动机（未图示）的旋转转矩经由皮带（未图示）及带轮7传递至轴6，以使转子8旋转。因此，旋转磁场作用于定子20的定子绕组22，且在定子绕组22上产生电动势。该交流的电动势被整流装置13整流为直流电流，并被供给至车载负载、电池。藉此，驱动车载负载，并对电池进行充电。
根据本发明，线材30的槽收纳部30b形成为四边形截面，并沿径向一列排列六根地收纳于各个槽21a，因此，提高了电导体的占空系数，并能实现车用交流发电机1的输出提高。
在定子绕组22的线圈端组22f、22r中，沿径向排列成三列的拐弯部30a的径向宽度按位于中央的拐弯部30a、位于内周侧的拐弯部30a、位于外周侧的拐弯部30a的顺序变得狭小，因此，能抑制线圈端组22f、22r的径向的隆起。因此，能抑制线圈端组22f、22r与外壳4的干涉及线圈端组22f、22r与转子8的干涉。
内周侧的拐弯部30a位于比齿部21c的内周端更靠径向外侧的位置，因此，能可靠地防止线圈端组22f、22r与转子8的干涉。
在径向上排列成三列的拐弯部30a彼此处于面接触，因此，能提高在径向上排列的拐弯部30a间的热传导性。因此，构成位于外周侧的绕组组装件40的线材30中产生的热量在沿径向排列的拐弯部30a间传导至内周侧，并从内周侧的拐弯部30a朝由风扇11形成的冷却风释放，因此，能抑制定子绕组22的过度的温度上升。此外，在径向上排列三列的拐弯部30a的温度被平均化，消除了温度不均，提高了发电效率。
内周侧的拐弯部30a通过线圈端压溃工序以径向宽度变得狭小的方式变形，因此，轴向长度变长。因此，暴露在因风扇11而朝向离心方向的冷却风下的内周侧的拐弯部30a的面积增大，从而能提高散热效果，因此，能进一步抑制定子绕组22的温度上升。
此处，说明定子20的制造方法。
图9是说明适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法的工序图，图10是表示通过适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的线材的卷绕工序制作出的绕组组装体的俯视图，图11是说明适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的绕组组装体的变位工序的图，图12是表示构成通过适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的绕组组装体的变位工序制作出的绕组组装件的线材的俯视图，图13是表示构成通过适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的绕组组装体的变位工序制作出的绕组组装件的线材对的俯视图，图14是表示通过适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的绕组组装体的变位工序制作出的绕组组装件的俯视图。
以下，根据图9所示的工序图，对定子的制造方法进行说明。
首先，通过例如国际公开第2005/074105号小册子的图23至图25中说明的线材的卷绕工序S100，来制作出图10所示的绕组组装体50。即，绕组组装体50是通过在12根线材51上形成拉出端部52a、52b，同时反复数次地卷绕12根线材51，然后形成拉出端部52c、52d而被制作出的。对于线材51，考虑弯曲加工的容易性而使用截面呈圆形且被绝缘体覆盖的铜的连续的线。
如图11所示，绕组组装体50的各线材51具有多个第一弯曲部53a、多个第二弯曲部53b、多个第一直线部53c及多个第二直线部53d。第一弯曲部53a和第二弯曲部53b在图11中被上下分开，彼此偏移半个间距而被等间距排列。此外，第一直线部53c从第二弯曲部53b朝第一弯曲部53a斜向延伸以将该第一弯曲部53a和第二弯曲部53b连接，第二直线部53d从第一弯曲部53a朝第二弯曲部53b斜向延伸以将该第一弯曲部53a和第二弯曲部53b连接。线材51被卷绕成反复进行从第二弯曲部53b经由第一直线部53c而到达第一弯曲部53a，再从第一弯曲部53a经由第二直线部53d而到达第二弯曲部53b的单元环。另外，在图11中，仅示出了一根线材51，但实际上，如图10所示，相同形状的12根线材51并联地被卷绕。
接着，对绕组组装体50的变位工序进行说明。
在绕组组装体50的变位工序S101中，如图11所示，第一叶片54a及第二叶片54b被配置成分别把持第一直线部53c及第二直线部53d，第一限制构件55a及第二限制构件55b被配置成与第一弯曲部53a及第二弯曲部53b抵接。
接着，把持第一直线部53c的第一叶片54a以第一直线部53c的长度方向的中央点作为转动中心P1而逆时针转动，把持第二直线部53d的第二叶片54b以第二直线部53d的长度方向的中央点作为转动中心P2而顺时针转动。通过该第一叶片54a及第二叶片54b的转动，使第一直线部53c及第二直线部53d的被第一叶片54a及第二叶片54b把持的区域以与将转动中心P1、P2连接的线段正交的方式变位。与该第一叶片54a及第二叶片54b的转动动作同步地驱动第一限制构件55a及第二限制构件55b维持与将转动中心P1、P2连接的线段平行的姿势并减小间隔。
藉此，如图12所示，各线材51被折曲成形为由拐弯部51a连接的槽收纳部51b以六个槽间距（6P）排列的平面状图案。此外，相邻的槽收纳部51b因拐弯部51a而偏移相当于线材51的厚度（W）的程度。这样折曲成形的两根线材51通过偏移六个槽间距并以将槽收纳部51b重叠的方式排列，从而构成图13所示的线材对56。该线材对56除了槽收纳部51b呈圆形截面这点之外，结构与图7所示的线材对41相同。
在绕组组装体50的变位工序中，所有的第一直线部53c及第二直线部53d同时变位，从而制作出图14所示的绕组组装件57（S102）。该绕组组装件57以使该线材对56每对偏移一个槽间距排列六对的方式构成。此外，重叠的一对槽收纳部51b以一个槽间距排列有96对。此外，线材51的拐弯部51a整齐地排列在绕组组装件57的两侧部，线材51的端部（相当于拉出端部52a～52d）朝绕组组装件57两端的两侧各延伸出六根。另外，该绕组组装件57除了槽收纳部51b呈圆形截面这点之外，结构与图8所示的绕组组装件40相同。
接着，对绕组组装件57的槽收纳部51b的四边形化和线圈端的偏移工序进行说明。
图15是说明适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的槽收纳部的四边形化工序的图，图15（a）表示四边形化前的状态，图15（b）表示四边形化后的状态。图16是说明适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的线圈端的偏移工序的图，图16（a）表示线圈端偏移前的状态，图16（b）表示线圈端偏移后的状态。图17是表示适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的层叠铁心的立体图，图18是说明适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的绕组组装件的安装工序的主要部分剖视图，图19是说明适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的层叠铁心的弯曲工序的立体图，图20是说明适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的线圈端的压溃工序的主要部分剖视图，图21是表示适用于本发明一实施方式的车用交流发电机的定子的制造方法中的线圈端在压溃工序后的状态的主要部分剖视图。
在S103中，同时进行槽收纳部的四边形化工序和线圈端的偏移工序。如图15及图16所示，下模具60具有：被配置成一个槽间距，并供绕组组装件57的槽收纳部51b插入的凹部61；以及沿凹部61的排列方向延伸至凹部61的槽方向两侧的外部，并规定绕组组装件57的拐弯部51a的偏移量δ的支承板62。上模具63具有：插入各个凹部61并规定槽收纳部51b的压缩量的凸部64；以及将绕组组装件57的拐弯部51a按压至支承板62的按压板65。
在槽收纳部的四边形化及线圈端的偏移工序S103中，如图15（a）及图16（a）所示，将一对槽收纳部51b插入下模具60的各凹部61，以将绕组组装件57固定于下模具60。接着，凸部64被配置成与各个凹部61相对，且使以按压板65与支承板62相对的方式配置的上模具63下降。
藉此，如图15（b）所示，截面呈圆形的槽收纳部51b被下模具60和上模具63压缩，并被塑性变形为四边形截面。此处，塑性变形后的四边形截面是用曲线将平行的两个直线的两端连接的跑道形状的截面。
另外，如图16（b）所示，整齐地排列在绕组组装件57的两侧部的成组的拐弯部51a被按压板65按压到支承板62。藉此，拐弯部51a相对于槽收纳部51b在厚度方向上偏移δ。
此处，分别使用专用的下模具60和上模具63，来制作出采用偏移量δ1、δ2、δ3的三个绕组组装件57。两个绕组组装件57的偏移量δ1、δ2相同，但偏移方向为相反的方向。此外，偏移量δ1、δ2被设定成当将两个绕组组装件57重叠时，使槽收纳部51b及拐弯部51a彼此大致接触。偏移量δ3的绕组组装件57的偏移方向是与偏移量δ2的绕组组装件57的偏移方向相同的方向。此外，偏移量δ3被设定成当将偏移量δ2、δ3的绕组组装件57重叠时，使槽收纳部51b及拐弯部51a彼此大致接触。即，偏移量δ3被设定为偏移量δ2的大致两倍。
另外，在S103中，同时进行槽收纳部的四边形化工序和线圈端的偏移工序，但也可在槽收纳部的四边形化工序之后实施线圈端的偏移工序。上模具63也可被分割构成为凸部64和按压板65。
另外，通过该槽收纳部的四边形化及线圈端的偏移工序S103，将圆形截面的槽收纳部51b塑性变形为四边形截面，因此，线材51及由线材51制作出的绕组组装件57成为分别与线材30及绕组组装件40相同的结构，因此，以下对线材30及绕组组装件40进行说明。
在层叠铁心39的制作工序S104中，将从磁性钢板冲裁出的铁心片层叠一体化，以制作出长方体的层叠铁心39。如图17所示，在层叠铁心39中，齿部39c等间距地排列形成在铁心背部39b的一侧，槽39a由铁心背部39b和相邻的齿部39c划分而成。
接着，在绕组组装件40的安装工序S105中，首先，偏移量δ3的绕组组装件40使偏移方向朝向铁心背部39b侧而安装于层叠铁心39。接着，偏移量δ2的绕组组装件40使偏移方向朝向铁心背部39b侧而安装于层叠铁心39。此外，偏移量δ1的绕组组装件40使偏移方向朝向槽39a的开口侧而安装于层叠铁心39。藉此，如图18所示，六根槽收纳部30b使厚度方向与槽深度方向一致地排列成一列而收纳于槽39a内。此外，拐弯部30a被配置成彼此靠近并在槽深度方向上排列成三层。
接着，在层叠铁心39的弯曲工序S106中，如图19所示，层叠铁心39在安装有绕组组装件40的状态下弯成圆环状。此外，将弯圆的层叠铁心39的端面彼此对接，并通过焊接等一体化，以制作出圆环状的定子铁心21。
接着，在线圈端的压溃工序S107中，如图20所示，固定定子铁心21，使内加压板67从内周侧紧靠在径向上排列成三层的成组的拐弯部30a，并使外加压板68从外周侧紧靠在径向上排列成三层的成组的拐弯部30a。然后，使内加压板67朝外径侧移动规定距离，且使外加压板68朝内径侧移动规定距离。此时，由于位于外周侧的拐弯部30a的偏移量δ3比位于内周侧的拐弯部30a的偏移量δ1大，因此将外加压板68的移动量（压缩量）调节成比内加压板67的移动量（压缩量）大。藉此，位于外周侧及内周侧的拐弯部30a被加压夹持在外加压板68及内加压板67上，并以沿着位于中央的拐弯部30a的外周面的方式进行压缩塑性变形。另一方面，位于中央的拐弯部30a被位于外周侧及内周侧的拐弯部30a夹住，因此，维持大致圆形截面。
因此，如图21所示，线圈端的压溃工序S107后的位于内周侧、中央及外周侧的拐弯部30a的径向宽度为Dcenter＞Dinner＞Douter。另外，位于内周侧及外周侧的拐弯部30a压缩塑性变形，并与位于中央的拐弯部30a处于面接触的状态。另外，位于内周侧的拐弯部30a从齿部21c的内周端朝外周侧变位相当于压缩量的距离。
接着，在绕组的连接工序S108中，根据图3所示的连接方法将各绕组30的端部连接来形成定子绕组22，以制作出定子20。
在本发明中，在绕组组装件40沿径向重叠成三层而固定于定子铁心21的状态下，通过线圈端的压溃工序S107，从内径侧和外径侧压缩沿径向重叠成三层的成组的拐弯部30a。因此，拐弯部30a塑性变形，在径向上重叠成三层的拐弯部30a彼此处于面接触状态。藉此，位于外周侧的绕组组装件40的线材30中产生的热量从位于外周侧的拐弯部30a经由位于中央的拐弯部30a而有效地传递至位于内周侧的拐弯部30a，因此，在径向上排列成三列的拐弯部30a的温度被平均化，从而消除了温度不均，提高了发电效率。此外，传递至位于内周侧的拐弯部30a的热量从位于内周侧的拐弯部30a朝风扇11所形成的冷却风释放，因此，可抑制定子绕组22的过度的温度上升。
另外，在层叠铁心39的弯曲工序S106中，最大程度隆起的位于外周侧的绕组组装件40的成组的拐弯部30a在线圈端的压溃工序S107中被最大程度压溃，因此，线圈端组22f、22r内的空气层减少。因此，提高了线圈端组22f、22r的冷却效率。
另外，受到转子8热量的内周侧的绕组组装件40的拐弯部30a被位于中央的绕组组装件40的拐弯部30a压溃，因此，在轴向上延伸，暴露在风扇11所形成的冷却风下的拐弯部30a的面积增加，从而能抑制因受到来自转子8的热量而引起的定子绕组22的温度上升。
通过线圈端的压溃工序，沿径向排列成三层的拐弯部30a的径向宽度按位于中央的拐弯部30a、位于内周侧的拐弯部30a、位于外周侧的拐弯部30a的顺序变得狭小，因此，能抑制线圈端组22f、22r的径向的隆起，从而能抑制定子绕组22与转子8的干涉及定子绕组22与外壳4的干涉。位于内周侧的拐弯部30a位于比齿部21c的内周端更靠外周侧的位置，因此，可防止定子绕组22与转子8的干涉。
在绕组组装件40的安装工序之前，先进行线圈端的偏移工序，使位于内周侧的绕组组装件40的拐弯部30a朝内周侧偏移，使位于中央的绕组组装件40的拐弯部30a朝外周侧偏移，并使位于外周侧的绕组组装件40的拐弯部30a朝外周侧偏移。因此，在绕组组装件40的安装工序中，即便线材30的截面积增大，也能抑制拐弯部30a彼此的干涉，可容易地将绕组组装件40安装于定子铁心21。
在线圈端的偏移工序中，对位于内周侧、中央侧及外周侧的绕组组装件40的拐弯部30a的偏移量进行调节，以使在径向上相邻的槽收纳部30b接触或者靠近。因此，即便增大线材30的截面积，拐弯部30a彼此也不会相互干涉，能将槽收纳部30b沿径向排列成一列地收纳于槽21a，从而能将绕组组装件40在径向上重叠三层地卷绕安装于定子铁心21。
在线圈端的偏移工序中，对位于内周侧及中央的绕组组装件40的拐弯部30a的偏移量分别进行调节，以使槽收纳部30b及拐弯部30a彼此大致接触。因此，位于内周侧的拐弯部30a朝内周侧的隆起变少，容易弯曲层叠铁心39。另外，位于内周侧的拐弯部30a未从齿部21c的内周端延伸至径向内侧，因此，能避免层叠铁心39的弯曲工序中的弯曲夹具与线圈端组22f、22r的干涉。
此处，位于外周侧的拐弯部30a的偏移量比位于内周侧及中央的拐弯部30a的偏移量大，因此，在线圈端的压溃工序中，外加压板68的压缩量比内加压板67的压缩量大，沿径向排列成三列的拐弯部30a的径向宽度必然按位于中央的拐弯部30a、位于内周侧的拐弯部30a、位于外周侧的拐弯部30a的顺序变得狭小。
另外，在上述实施方式中，对车用交流发电机进行了说明，但本发明在适用于车用交流发电电动机、车用交流电动机等车用旋转电机时，也能起到同样的效果。
另外，在上述实施方式中，对槽以每极每相两个的比例形成进行了说明，但每极每相的槽数并不限定为两个，也可以是例如一个。在该情况下，绕组组装件通过将六根线材成形为波状而制作出。此外，线材的端部朝绕组组装件两端的两侧各延伸出三根。
另外，在上述实施方式中，将槽收纳部的四边形截面设为跑道形状的截面，但四边形截面并不限定为跑道形状的截面，也可以是例如长方形截面、正方形截面。长方形截面及正方形截面的角部未必需要为直角，也可以采用圆角形状。
另外，在上述实施方式中，将绕组组装件在径向上重叠成三层而安装于定子铁心，但绕组组装件的层叠数量也可以为四层以上。在该情况下，拐弯部的径向宽度按中央（最内周及最外周以外）的绕组组装件的拐弯部、内周侧（最内周）的绕组组装件的拐弯部、外周侧（最外周）的绕组组装件的拐弯部的顺序变得狭小。

Claims (5)

1.一种车用旋转电机，包括定子，该定子具有：
圆环状的定子铁心，该定子铁心的朝内周侧开口的槽在周向上以规定的间距配置有多个；以及
定子绕组，该定子绕组由安装于所述定子铁心的多个绕组组装件构成，
其特征在于，
所述绕组组装件是将线材对以相互偏移一个槽间距的方式排列而构成的，且槽收纳部塑性变形为四边形截面，其中，该线材对是通过将两根线材彼此偏移所述规定槽间距并以使所述槽收纳部重叠的方式加以排列而成的，这两根线材由连续的线构成，该连续的线形成为这样的图案：利用拐弯部将所述槽收纳部连接并使所述槽收纳部以所述规定槽间距排列，且利用所述拐弯部使相邻的所述槽收纳部以在槽深度方向上交替地位于内层和外层的方式进行偏移，
所述线材对的对数与规定槽间距相同，
所述定子绕组将所述绕组组装件以在径向上重叠三层以上的方式安装于所述定子铁心，以使所述槽收纳部在所述槽内沿槽深度方向排列成一列，
被安装成在径向上重叠的所述绕组组装件的所述拐弯部的径向宽度按位于中央的所述绕组组装件的拐弯部、位于内周侧的所述绕组组装件的拐弯部、位于外周侧的所述绕组组装件的拐弯部的顺序变得狭小。
2.如权利要求1所述的车用旋转电机，其特征在于，
被安装成在径向上重叠的所述绕组组装件的沿径向相邻的所述拐弯部彼此处于面接触状态。
3.一种车用旋转电机的定子的制造方法，包括：
制作绕组组装件的工序，该绕组组装件是将线材对以相互偏移一个槽间距的方式排列而构成的，所述线材对的对数与规定槽间距相同，该线材对是通过将两根线材彼此偏移所述规定槽间距并以使槽收纳部重叠的方式加以排列而成的，这两根线材由截面呈圆形的连续的线构成，该连续的线形成为这样的图案：利用拐弯部将所述槽收纳部连接并使所述槽收纳部以所述规定槽间距排列，且利用所述拐弯部使相邻的所述槽收纳部以在槽深度方向上交替地位于内层和外层的方式进行偏移；
制作出槽以规定间距排列的长方体的层叠铁心的工序；
使所述绕组组装件的截面呈圆形的槽收纳部塑性变形为四边形截面的工序；
将所述绕组组装件重叠三层以上地安装于所述层叠铁心的工序；
通过将重叠安装有所述绕组组装件的所述层叠铁心弯曲成圆环状，并将弯曲的该层叠铁心的两端面对接以进行接合一体化，来制作出圆环状的定子铁心的工序；以及
将所述绕组组装件的所述线材连接以构成定子绕组的工序，
所述定子的制造方法的特征在于，包括：
在将所述绕组组装件安装于所述层叠铁心的工序之前，先使该绕组组装件的所述拐弯部相对于所述槽收纳部偏移规定量的线圈端偏移工序；以及
在连接所述线材的工序之前，先通过从内周侧和外周侧进行加压，来使在径向上重叠的所述绕组组装件的成组的所述拐弯部压缩塑性变形的线圈端压溃工序。
4.如权利要求3所述的车用旋转电机的定子的制造方法，其特征在于，
在所述线圈端压溃工序中，使位于外周侧的所述绕组组装件的拐弯部的偏移量比位于内周侧的所述绕组组装件和位于中央的所述绕组组装件的拐弯部的偏移量大。
5.如权利要求4所述的车用旋转电机的定子的制造方法，其特征在于，
在所述线圈端压溃工序中，使位于外周侧的所述绕组组装件的拐弯部的压缩量比位于内周侧的所述绕组组装件的拐弯部的压缩量大。
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