(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略Ｕ字状の頭部と、前記頭部の両端から平行に延在する一対の脚部とを有する多数の未展開セグメントを準備し、
所定ピッチで溝又は孔を有する頭部展開用の大リングと、前記大リングの溝又は孔と等しいピッチで溝又は孔を有して前記大リングの径方向内側に配置される頭部展開用の小リングとを準備し、
同じ未展開セグメントの脚部対の一方を前記大リングの溝又は孔に、他方を前記小リングの溝又は孔に挿入して前記各未展開セグメントのすべての脚部をそれぞれ前記両リングの溝又は孔に収容し、
前記各未展開セグメントの前記頭部の頂部を基準として前記両リングを相対的に所定角度だけ逆方向に回動させることにより、前記頂部を基準として前記各未展開セグメントの頭部の両端部にそれぞれ所定スロットピッチだけ周方向捻りを一斉に与える回転電機のステータコイルの製造方法において、
前記未展開セグメントとして、前記両リングの前記相対回動前に、前記脚部対が周方向同一角度位置の前記溝又は孔に収容されている同角度位置セグメントと、前記脚部対が周方向異なる角度位置の前記溝又は孔に収容されている異角度位置セグメントとを準備し、
前記未展開セグメントに前記周方向捻りを与える前に、前記異角度位置セグメントの前記頭部の頂部を基準として前記異角度位置セグメントの前記頭部の両端部に、前記異角度位置セグメントの前記脚部対のスロットピッチずれ量に応じた捻り量だけ予備的な周方向捻りを与えることを特徴とする回転電機のステータコイルの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の回転電機のステータコイルの製造方法において、
前記予備的な周方向捻りを与える工程は、
前記同角度位置セグメントを前記両リングの前記溝又は孔に挿入する前に、前記異角度位置セグメントの前記脚部対の一方を前記大リングの溝又は孔に、他方を前記小リングの溝又は孔に挿入し、
前記異角度位置セグメントの前記頭部の頂部を基準として前記両リングを相対的に所定角度だけ逆方向に回動させることにより、前記頂部を基準として前記各未展開セグメントの頭部の両端部に、前記異角度位置セグメントの前記脚部対のスロットピッチずれ量に応じた捻り量だけ予備的な周方向捻りを与えることを特徴とする回転電機のステータコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機のステータコイルおよびその製造方法に関し、詳しくは、セグメント順次接合型ステータコイルを装備する車両用回転電機のステータおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステータコアのスロットに挿通された多数のセグメント導体を順次接合して形成されたセグメント順次接合型ステータコイルが提案されている。たとえば、本出願人が所有する特許第３１１８８３７号、特許第３１９６７３８号は、略Ｕ字形状を有する導体片であるセグメントを順次接合して形成されたセグメント順次接合型ステータコイルの製造について開示している。
【０００３】
更に説明すると、このセグメント順次接合型ステータコイルは、セグメントの一対の脚部を回転子の略磁極ピッチだけ互いに離れた一対のスロットに個別に挿通して飛び出した両端部を周方向へ曲げ、各セグメントの両脚部の先端を順次接合して形成されている。
【０００４】
つまり、このセグメントは、略Ｕ字状（より正確には略Ｖ字状）の頭部と、この頭部の両端からステータコアの互いに異なる二つのスロットにステータコアの軸方向一側から個別に挿入された一対のスロット導体部と、両スロット導体部の先端からステータコアの軸方向他側へ飛び出して周方向へ延在する一対の飛び出し端部とをそれぞれ有し、各飛び出し端部の先端部は、一対づつ接合されている。以下、スロット導体部と飛び出し端部とをまとめてセグメントの脚部と呼称される場合もあるものとする。したがって、セグメントの各頭部はステータコイルの第１のコイルエンド（頭部側コイルエンド）を構成し、セグメントの各飛び出し端部はステータコイルの第２のコイルエンド（端部側コイルエンド）を構成することになる。
【０００５】
上記公報などに開示されているこのセグメント順次接合型ステータコイルの製造方法例について、以下に説明する。
【０００６】
まず、必要本数の未展開セグメントを準備する。この未展開セグメントの両脚部は、互いに略隣接して直線状に延在しており、その頭部は屈曲している。
【０００７】
次に、未展開セグメントの脚部対に周方向捻りを与えてＵ字状セグメント（展開済セグメント）に加工してこの展開済セグメントの脚部対を周方向へ互いに略磁極ピッチ離れさせるともに必要数の展開済セグメントをステータコアの各スロットに同時挿通できるようにそれらを空間配置（周方向へ整列）させる工程が行われる。この工程は、たとえば上記特許３１１８８３７号の第３図、第５図に示される同軸の一対の大リングと小リングとを用い、両リングの周方向同位置の一対の溝（又は孔）孔に未展開セグメントの両脚部を個別に挿入し、両リングを磁極ピッチ（電気角π）相対回転して、この未展開セグメントを頭部が周方向へＵ字状に開いたＵ字状セグメントに加工することにより行われる。
【０００８】
上記したように両リングの周方向同位置の一対の孔に同一の未展開セグメントの両脚部を個別に挿入し、両リングを磁極ピッチ（電気角π）相対回転して周方向捻りを与えると、各相コイルの１ターンが形成されるので、この未展開セグメントを以下、同角度位置セグメントと呼ぶ場合もあるものとする。
【０００９】
次に、Ｕ字状に形成され、周方向に整列された各セグメントをステータコアの各スロットに挿入される工程が行われる。この工程は、Ｕ字状に変形され、周方向に整列された各セグメントの頭部を保持しつつ脚部を上記一対の孔付きリングから抜き出し、ステータコアの各スロットに挿入することにより行なわれる。
【００１０】
もしも、同一のスロットに径方向へ順番に４本のスロット導体部を収容する場合には、小回り状のＵ字状セグメントと、大回り状のＵ字状セグメントとを作製し、小回り状の各Ｕ字状セグメントの両脚部をステータコアの各スロットへ上記手法で同時挿入し、その後、大回り状の各Ｕ字状セグメントの両脚部をステータコアの各スロットへ上記手法で同時挿入すればよい。もちろん、上記Ｕ字状セグメントは一本づつスロットに挿入してもよく、松葉状のセグメントをＵ字状セグメントに変形する加工は、上記孔付きリングを用いずに、たとえばプレス加工により実施しても良い。
【００１１】
次に、スロットから飛び出した各飛び出し端部を周方向へ屈曲する工程が行われる。好適には、各飛び出し端部は１／２磁極ピッチだけ周方向へ屈曲される。このような周方向屈曲は、たとえば上記特許３１９６７３８号の第４図、第５図に示される同軸の複数の孔付きリングを用い、各孔付きリングの各孔に各飛び出し端部の先端を挿入し、各孔付きリングをそれぞれ周方向へ半磁極ピッチ（電気角π／２）回動して、各飛び出し端部をそれぞれ周方向へ半磁極ピッチ屈曲させればよい。なお、各孔付きリングを回動させる際、各孔付きリングを飛び出し端部に向けて軸方向に付勢しながら行うと、屈曲点の曲率半径を大きくできるので好適である。
【００１２】
次に、各飛び出し端部の先端部を溶接する工程が行われる。小回り状のＵ字状セグメントと大回り状のＵ字状セグメントとを用いて同一のスロットに径方向へ順番に４本のスロット導体部を収容する上記例では、径方向においてスロットの最内層のスロット導体部と最外層のスロット導体部とは大回り状のＵ字状セグメントの頭部により交互に接続され、スロットの中内層のスロット導体部と中外層のスロット導体部とは小回り状のＵ字状セグメントの頭部により接続されているため、最内層のスロット導体部の飛び出し端部の先端と、中内層のスロット導体部の飛び出し端部の先端部とが溶接され、最外層のスロット導体部の飛び出し端部の先端と、中外層のスロット導体部の飛び出し端部の先端部とが溶接される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、三相のステータコイルを構成する３つの合成相コイルをそれぞれ二つの相コイルを相間接続線で直列接続して構成する場合がある。たとえば、Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚの６つの相コイルを用いる構成が周知である。この場合、Ｕ相コイルとＸ相コイルとが直列接続されてＵ−Ｘ相の合成相コイルが構成され、同様に、Ｖ−Ｙ相の合成相コイルと、Ｗ−Ｚ相の合成相コイルが構成される。更に説明すると、この場合には１磁極ピッチ（電気角π）は互いに隣接する６スロットで構成され、スロット配列は、Ｕ、Ｘ、ーＶ、ーＺ、Ｗ、Ｙ、ーＵ、ーＸ、Ｖ、Ｚ、ーＷ、ーＹとなる。このスロット配列方式では、互いに隣接するＵ相コイルとＸ相コイルとが相間接続線で直列接続されて両端が中性点とＵ−Ｘ出力端子とされ、互いに隣接するＷ相コイルとＹ相コイルとが相間接続線で直列接続されて両端が中性点とＷ−Ｙ出力端子とされ、互いに隣接するＶ相コイルとＺ相コイルとが相間接続線で直列接続されて両端が中性点とＶ−Ｚ出力端子とされる。
【００１４】
この相間接続線に連なる一対のスロット導体部をもつセグメント（相間接続線用セグメントとも呼ぶ）は、スロット導体部対が磁極ピッチ離れる上記同角度位置セグメントとは異なって、磁極ピッチより１ピッチずれた周方向ピッチをもつため、製造が面倒であった。
【００１５】
同じく、相出力端子に連なるたとえばＵ相の最初のスロット導体部と、中性点に連なるたとえばＸ相の最後のスロット導体部とからなるセグメント（端子用セグメントとも呼ぶ）とは、後で切り離すことにより出力端子（引き出し端子とも呼ぶ）と中性点渡り線とを構成することができる。
【００１６】
この端子用セグメントもまた、スロット導体部対が磁極ピッチ離れる上記同角度位置セグメントとは異なって、磁極ピッチより１ピッチずれた周方向ピッチをもつため、製造が面倒であった。
【００１７】
すなわち、これら相間接続線用セグメントや端子用セグメントなどの異角度位置セグメントは、上記同角度位置セグメントとは異なる捻り量を必要とするために製造が厄介であるという問題があった。
【００１８】
本発明は上記のごとき従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、簡素な製造工程で製造が可能な回転電機のステータコイルの製造方法を提供することをその目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の回転電機のステータコイルの製造方法は、略Ｕ字状の頭部と、前記頭部の両端から平行に延在する一対の脚部とを有する多数の未展開セグメントを準備し、
所定ピッチで溝又は孔を有する頭部展開用の大リングと、前記大リングの溝又は孔と等しいピッチで溝又は孔を有して前記大リングの径方向内側に配置される頭部展開用の小リングとを準備し、
同じ未展開セグメントの脚部対の一方を前記大リングの溝又は孔に、他方を前記小リングの溝又は孔に挿入して前記各未展開セグメントのすべての脚部をそれぞれ前記両リングの溝又は孔に収容し、
前記各未展開セグメントの前記頭部の頂部を基準として前記両リングを相対的に所定角度だけ逆方向に回動させることにより、前記頂部を基準として前記各未展開セグメントの頭部の両端部にそれぞれ所定スロットピッチだけ周方向捻りを一斉に与える回転電機のステータコイルの製造方法において、
前記未展開セグメントとして、前記両リングの前記相対回動前に、前記脚部対が周方向同一角度位置の前記溝又は孔に収容されている同角度位置セグメントと、前記脚部対が周方向異なる角度位置の前記溝又は孔に収容されている異角度位置セグメントとを準備し、
前記未展開セグメントに前記周方向捻りを与える前に、前記異角度位置セグメントの前記頭部の頂部を基準として前記異角度位置セグメントの前記頭部の両端部に、前記異角度位置セグメントの前記脚部対のスロットピッチずれ量に応じた捻り量だけ予備的な周方向捻りを与えることを特徴としている。
【００２０】
本発明によれば、異角度位置セグメントの脚部対に、この異角度位置セグメントの脚部対のスロットピッチずれ量に応じた捻り量だけ予備的な周方向捻りを与えた後、同角度位置セグメントとともに磁極ピッチだけ周方向捻りを一斉に与えるので、両リングを用いてすべての未展開セグメントを展開する（周方向捻りを与える）ことができ、この頭部展開用の両リングから各展開済セグメントを一体に保持したまま抜き出せば、ステータコアの各スロットにそのまま挿通することができるので、各セグメントの頭部展開を簡単に実施することができる。
【００２１】
好適な態様において、前記予備的な周方向捻りを与える工程は、前記同角度位置セグメントを前記両リングの前記溝又は孔に挿入する前に、前記異角度位置セグメントの前記脚部対の一方を前記大リングの溝又は孔に、他方を前記小リングの溝又は孔に挿入し、前記異角度位置セグメントの前記頭部の頂部を基準として前記両リングを相対的に所定角度だけ逆方向に回動させることにより、前記頂部を基準として前記各未展開セグメントの頭部の両端部に、前記異角度位置セグメントの前記脚部対のスロットピッチずれ量に応じた捻り量だけ予備的な周方向捻りを与える。
【００２２】
このようにすれば、異角度位置セグメントに予備的な周方向捻りを与える工程（予捻り工程）を簡素化することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態である車両用交流発電機のステータコイルとその製造について図面を参照して説明する。図１はこの実施形態の車両用交流発電機の縦断面図、図２はステータコイルの一部をなすセグメントの斜視図、図３はスロット内におけるセグメントの収容状態を示す断面図である。
（全体構成）
図１において、車両用交流発電機１は、ロータ２、ステータ３、ハウジング４、レクチファイア５、出力端子６、回転軸７、ブラシ８、スリップリング９を有している。ステータ３は、ステータコイル３１と、ハウジング４の周壁内周面に固定されたステータコア３２とを有し、ステータコイル３１はステータコア３２の各スロットに巻装されている。ロータ３は、ハウジング４に回転自在に支持された回転軸７に固定されたランデル型のロータコア７１と、ロータコア７１に巻装された界磁コイル７２とを有し、ステータ３の径内側に配置されている。ステータコイル３１は三相電機子巻線であって、その三つの交流出力端から出力される三相交流電圧は、三相全波整流回路を構成するレクチファイア５で整流されて出力端子６から出力される。界磁コイル７２は、ブラシ８およびスリップリング９を通じて給電された界磁電流により磁化されて界磁磁界を発生する。界磁電流は、図示しないレギュレータにより調整されて発電電圧が所定レベルに制御される。この種の車両用交流発電機の構造、動作はオルタネータとしてもはや周知であるので、これ以上の説明は省略する。
（ステータコイル３１の説明）
ステータコイル３１は、図２に示す所定数のセグメント３３をステータコア３２の一側からステータコア３２の各スロットに挿通して、スロットから各セグメント３３の飛び出し端部をステータコア３２の他側に必要長さだけ突出させ、各セグメント３３の飛び出し端部を周方向に略電気角π／２だけそれぞれ捻り、各セグメント３３の飛び出し端部の先端部（接合部）を所定の組み合わせで溶接して構成されている。セグメント３３は、溶接部分すなわち上記飛び出し端部の先端部（接合部）を除いて樹脂皮膜で被覆された長板Ｕ字形状を有している。この種のセグメント順次接合型のステータコイル自体は、上述したようにもはや公知となっている。
【００２４】
セグメント３３の詳細を更に詳しく説明する。
【００２５】
セグメント３３は、略Ｕ字状の頭部と、この頭部の両端から直線的に伸びてスロットに収容されている一対のスロット導体部と、両スロット導体部の先端からそれぞれ伸びる一対の飛び出し端部とからなる。これにより、ステータコイル３１は、ステータコア３２の一側に全体としてリング状に存在する第一のコイルエンド部（頭部側コイルエンド）と、ステータコア３２の他側に全体としてリング状に存在する第二のコイルエンド（端部側コイルエンド又は脚部側コイルエンド）部と、スロット内に存在するスロット導体部とに区分される。したがって、頭部側コイルエンドは各セグメント３３の上記頭部により構成され、脚部側コイルエンドは各セグメント３３の上記飛び出し端部により構成されている。
【００２６】
セグメント３３は、図２に示すように、大きい（大回り状の）大セグメント３３１と、小さい（小回り状の）小セグメント３３２とを有している。
【００２７】
大セグメント３３１において、３３１ａ、３３１ｂはスロット導体部、３３１ｃは頭部、３３１ｆ、３３１ｇは飛び出し端部である。飛び出し端部３３１ｆ、３３１ｇの先端部３３１ｄ、３３１ｅは接合部分であるので端部先端又は接合部とも称する。スロット導体部３３１ａを最内層のスロット導体部と称し、スロット導体部３３１ｂを最外層のスロット導体部と称する。
【００２８】
小セグメント３３２において、３３２ａ、３３２ｂはスロット導体部、３３２ｃは頭部、３３２ｆ、３３２ｇは飛び出し端部である。飛び出し端部３３２ｆ、３３２ｇの先端部３３２ｄ、３３２ｅは接合部分であるので端部先端又は接合部とも称する。スロット導体部３３２ａを中内層のスロット導体部と称し、スロット導体部３３２ｂを中外層のスロット導体部と称する。
【００２９】
符号’は、図示しない大セグメント又は小セグメントの符号’がない部分と同じ部分を示す。したがって、図２では、互いに径方向に隣接する接合部３３１ｄと接合部３３２ｄ’とが溶接され、互いに径方向に隣接する接合部３３２ｄと接合部３３１ｄ’とが溶接され、互いに径方向に隣接する接合部３３２ｅと接合部３３１ｅ’とが溶接されている。
【００３０】
図２では、一対のセグメント３３１、３３２の最内層のスロット導体部３３１ａと中内層のスロット導体部３３２ａが、ロータコア７１の所定のスロットに収容される場合、一対のセグメント３３１、３３２の最外層のスロット導体部３３１ｂと中外層のスロット導体部３３２ｂはこの所定のスロットから所定奇数磁極ピッチＴ（この実施例では１磁極ピッチ（電気角度π））離れたスロットに収容される。小セグメント３３２の頭部３３２ｃは大セグメント３３１の頭部３３１ｃに囲まれるようにして配置されている。
【００３１】
スロットのセグメント配置状態を図３に示す。
【００３２】
最内層のスロット導体部３３１ａはステータコア３２のスロット３５の径方向最内側に配置され、以下、径方向外側へ順に、中内層のスロット導体部３３２ａ、中外層のスロット導体部３３２ｂ’、最外層のスロット導体部３３１ｂ’の順に配置され、結局、各スロット３５は４本のスロット導体部を４層１列に収容する。図３において、スロット導体部３３２ｂ’、３３２ｂ’は、スロット導体部３３２ａ、３３１ａをもつ大セグメント３３１、小セグメント３３２とは異なる大セグメント３３１、小セグメント３３２に属している。
【００３３】
大セグメント３３１と小セグメント３３２とをスロット３５に挿通する状態の一例を図４に示す。ただし、この例は、１磁極ピッチが３スロットピッチから構成される場合を示す。
【００３４】
三相のステータコイルを構成する３つの合成相コイルをそれぞれ二つの相コイルを相間接続線で直列接続して構成する場合を、図５に示す。
【００３５】
Ｕ相コイルとＸ相コイルとが直列接続されてＵ−Ｘ相の合成相コイルが構成され、同様に、Ｖ−Ｙ相の合成相コイルと、Ｗ−Ｚ相の合成相コイルが構成される。更に説明すると、この場合には１磁極ピッチ（電気角π）は互いに隣接する６スロットで構成され、スロット配列は、Ｕ、Ｘ、ーＶ、ーＺ、Ｗ、Ｙ、ーＵ、ーＸ、Ｖ、Ｚ、ーＷ、ーＹとなる。このスロット配列方式では、互いに隣接するＵ相コイルとＸ相コイルとが相間接続線１０００で直列接続されて両端が中性点ＣとＵ−Ｘ出力端子とされ、互いに隣接するＷ相コイルとＹ相コイルとが相間接続線１０００で直列接続されて両端が中性点ＣとＷ−Ｙ出力端子とされ、互いに隣接するＶ相コイルとＺ相コイルとが相間接続線１０００で直列接続されて両端が中性点ＣとＶ−Ｚ出力端子とされる。
【００３６】
この相間接続線１０００に連なる一対のスロット導体部をもつセグメント（相間接続線用セグメントとも呼ぶ）は、スロット導体部対が磁極ピッチ離れる上記同角度位置セグメントとは異なって磁極ピッチより１ピッチよけいにずれた周方向ピッチをもつ。
【００３７】
同じく、相出力端子に連なるたとえばＵ相の最初のスロット導体部と、中性点Ｃに連なるたとえばＸ相の最後のスロット導体部とからなるセグメント（端子用セグメントとも呼ぶ）とは、後で切り離すことにより出力端子（引き出し端子とも呼ぶ）２０００と中性点渡り線３０００とを構成している。この端子用セグメントは、スロット導体部対が磁極ピッチ離れる上記同角度位置セグメントとは異なって、磁極ピッチより１ピッチ少ない周方向ピッチをもつ。
（製造方法の説明）
１．頭部捻り工程（Ｕ字状セグメント形成工程）
この実施例の特徴をなす頭部捻り工程を図６、図７を参照して以下に説明する。ただし、上記端子用セグメントと上記相間接続線用セグメントとからなる異角度位置セグメントは、後述する予捻り工程により既に１スロットピッチだけ既に捻られているものとする。
【００３８】
この頭部捻り工程におけるセグメント挿入前の状態を図６に示す。図６において、１０は頭部捻り装置、１１は小リング、１２は大リングであり、両者は相対回転可能に同軸配置されている。大リング１１にはそれぞれ径方向へ並んだ一対の孔１２１、１２２が周方向所定ピッチで設けられ、小リング１２には孔１２１、１２２と周方向等ピッチで径方向へ並んだ一対の孔１１１、１１２が設けられている。孔１１１〜１１４は径方向へ一列に並んでいる。大回りセグメント（大セグメント）３３１の両スロット導体部を、最も内側の孔１１１と最も外側の孔１２２に挿入し、小回りセグメント（小セグメント）３３２の両スロット導体部は、最も内側の孔１１１の外側の孔１１２と、最も外側の孔１２２の内側の孔１２１とに挿入する。
【００３９】
図７は、すべての大セグメント３３１とすべての小セグメント３３２とを小リング１１と大リング１２との孔１１１、１１２、１２１、１２２に嵌挿した状態を示す。図７において、１６は小リング１１と大リング１２の軸方向上方に配置された頭部押さえプレートである。頭部押さえプレート１６の下端面には、同一周方向位置の大セグメント３３１の頭部の頂部と小セグメント３３２の頭部の頂部とのペアを、周方向に挟む爪部１６０を有している。すなわち、各セグメント３３を孔１１１、１１２、１２１、１２２に挿入した後、押さえプレート１６が降下して、各対の爪部１６０が、同一周方向位置の大セグメント３３１の頭部の頂部と小セグメント３３２の頭部の頂部とを周方向両側から挟む。
【００４０】
その後、大リング１２及び小リング１１とを、静止するこの頭部押さえプレート１６に対して半磁極ピッチ（３スロットピッチ）だけ互いに逆方向に回動される。これにより、すべてのセグメント３３の日本の脚部は、互いに周方向１磁極ピッチだけ捻られる（周方向に展開される）。なお、リング１１、１２とのこの回動時に、セグメント３３の頭部の頂部はリング１１、１２の回動とともにリング１１、１２にむけて軸方向に変位するので、頭部押さえプレート１６はそれに合わせて軸方向に変位される。
【００４１】
次に、頭部押さえプレート１６により各セグメント３３を保持したまま、小リング１１と大リング１２とを各セグメント３３から離脱させる。
【００４２】
２．セグメント挿入工程
次に、これらリング１１、１２から離脱したセグメント３３を、互いの相対空間位置及び姿勢を乱すことなく、図４に一部示すようにステータコア３２のスロット３５の中内層位置及び中外層位置に一挙に挿通する。その後、この頭部押さえプレート１６は取り外されるが、この頭部押さえプレート１６を次の端部捻り工程でも用いても良い。
【００４３】
３．端部捻り工程
上記のようにスロットに挿通されたセグメント３３の端部の捻り成形工程を図８、図９を参照して以下に説明する。この工程は本質的に従来と同じである。図８はステータコイル捻り装置５００の模式縦断面図、図９は図８におけるＡーＡ断面矢視図である。
【００４４】
この実施例では、大セグメント３３１の最外層スロット導体部３３１ｂに連なる端部３３１ｇ（外層側端部ともいう）は周方向一方側に捻られ、大セグメント３３１の最内層スロット導体部３３１ａに連なる端部３３１ｆ（内層側端部ともいう）は周方向他方側に捻られる。小セグメント３３２の中内層のスロット導体部３３２ａに連なる端部３３２ｆ（内層側端部ともいう）は周方向一方側に捻られ、小セグメント３３２の中外層のスロット導体部３３２ｂに連なる端部３３２ｇ（外層側端部ともいう）は周方向他方側に捻られている。導体部３３１ｆと３３２ｆとの周方向捻り量の合計は１磁極ピッチとされ、導体部３３１ｇと３３２ｇとの周方向捻り量の合計は１磁極ピッチとされている。
【００４５】
まず、図８に示すステータコイル捻り装置５００の構成を説明する。
【００４６】
ステータコイル捻り装置５００は、ステータコア３２の外周部を受けるワーク受け５１、ステータコア３２の径方向の動きを規制して保持するクランパ５２、ステータコア３２の浮き上がりを防止するワーク押さえ５３、ステータコア３２の一端から出たセグメント３３の飛び出し脚部を捻るための捻り整形部５４、捻り整形部５４を軸方向に駆動するための昇降用シャフト５４ａ、捻り整形部５４を周方向に回転駆動する回転駆動機構５４１ａ〜５４４ａ、昇降用シャフト５４ａを軸方向に移動するための昇降駆動機構５４ｂ、及び、回転駆動機構５４１ａ〜５４４ａと昇降駆動機構５４ｂとを制御するコントローラ５５を備えている。
【００４７】
捻り整形部５４は、同心状に配置された４つの円筒状の捻り治具５４１〜５４４がそれらの先端面を揃えて配置されている。各捻り治具５４１〜５４４は回転駆動機構５４１ａ〜５４４ａにより独立に回転可能とされ、かつ、昇降駆動機構５４ｂにより昇降用シャフト５４ａを昇降することにより同時に昇降可能となっている。
【００４８】
図９に示されているように、捻り治具５４１〜５４４の先端面には、挿入されたセグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇの各先端（接合部）を保持するセグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂが穿設されている。このセグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂは、ステータコア３２のスロット３５と等しい数だけ、各捻り治具５４１〜５４４の周方向に並べて形成されている。なお、図３において、３４は絶縁用樹脂シートである。
【００４９】
セグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂは、図９に示すように、互いに径方向に隣接するセグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂ同士の連通を防止するための隔壁５４１ｃ〜５４４ｃ、５４２ｄ、５４３ｄが設けられている。隔壁５４１ｃ〜５４４ｃ、５４２ｄ、５４３ｄの厚みは、径方向外側から数えて１層目と２層目との間の隔壁５４１ｃ、５４２ｃで形成される間隔ｄ１及び３層目と４層目の間の隔壁５４３ｃ、５４４ｃで形成される間隔ｄ３よりも、２層目と３層目との間の隔壁５４２ｄ、５４３ｄで形成される間隔ｄ２の方が大きくなるように設定されている。
【００５０】
次に、ステータコイル捻り装置５００の作動を説明する。
【００５１】
スロット３５内にセグメント３３が配置されたステータコア３２をワーク受け５１にセットする。次に、ステータコア３２の外周部をクランパ５２に固定する。その後、ワーク押さえ５３でステータコア３２の上部及び大セグメント３３１の頭部３３１ｃを押さえることにより、ステータコア３２及びセグメント３３の上下方向の動きを規制する。
【００５２】
セグメント３３が配置されたステータコア３２をクランパ５２及びワーク受け５３により固定した後、昇降用シャフト５４ａによって捻り整形部５４を上昇させ、各捻り治具５４１〜５４４に形成されたセグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂにセグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇを挿入する。
【００５３】
セグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂにはセグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇの先端すなわち後に接合部となる部分だけが挿入可能となっている。セグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇはテーパ状に形成されているため、セグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂにスムーズに挿入されることができる。
【００５４】
セグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇを捻り整形部５４のセグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂに挿入した後、捻り整形部５４は、回転駆動機構５４１ａ〜５４４ａおよび昇降駆動機構５４ｂにより回動され、昇降される。捻り整形部５４は捻り整形部５４１〜５４４の全て同時に行う。
【００５５】
次に、捻り整形部５５４の回転について説明する。
【００５６】
捻り治具５４１および治具５４３を時計回り方向に半磁極ピッチだけ回転させ、捻り治具５４２および捻り治具５４４を反時計回り方向に半磁極ピッチだけ回転させる。
【００５７】
その後、セグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇのうちスロット３５の出口からセグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂの入口までの部分の長さを一定に保つように、昇降駆動機構５４ｂおよび回転駆動機構５４１ａ〜５４４ａを制御しながら捻り整形部５４を回転しながら上昇させる。この時、セグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇは円弧状の軌跡を描くように回転しながら上昇する。この円弧状の軌跡を描く捻りは、スプリングバックによるセグメント３３の変形を防止するため、半磁極ピッチ（Ｔ／２）に相当する角度を所定量超えた角度まで行われる。
【００５８】
なお、この工程においては、捻り整形部５４１〜５４４は、周方向だけでなく軸方向にも規定の加工量を所定量超えて駆動されるが、セグメント３３のスロット３５の出口部分が既に曲げられているため、セグメント３３が上昇してスロット３５から抜け出すことはない。
【００５９】
その後、昇降駆動機構５４ｂおよび回転駆動機構５４１ａ〜５４４ａを上記前工程と逆向きの回転と下降をさせる。このようにして、セグメント３３の捻り行程を終了し、捻り整形部５４を下降させて捻り治具５４１〜５４４のセグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂからセグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇを取り外す。セグメント３３が外された捻り整形部５４は回転駆動機構５４１ａ〜５４４ａによって回転され、原位置に戻される。最後に、クランパ５２及びワーク押さえ５３が外され、セグメント３３に捻りが加えられたステータが取り出される。
【００６０】
結局、この捻り工程は、まずセグメント３３の端部を周方向にのみ回転変位させてセグメント３を周方向に倒し、続いてセグメント３３の端部を周方向並びに軸方向に変位させてセグメント３を深く傾け、その後、所定の加工量を超えてセグメント３の端部を周方向ならびに軸方向に変位させてセグメント３３を過剰に深く傾け、その後でセグメント３３の端部を所定の加工量まで戻すことにより行われる。
【００６１】
なお、捻り整形部５４はステータコア３２に対して、周方向だけでなく軸方向にも相対移動する。そのため、セグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇのうち、スロット３５の出口からセグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂの入口までの部分、すなわち、端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇからその端部先端（接合部）３３１ｄ、３３１ｅ、３３２ｄ、３３２ｅの長さを差し引いた長さを一定に保つように、セグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇが円弧状の軌跡を描くように捻じることができ、これにより、セグメント３３がセグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂから抜け出るのを防止することができる。
【００６２】
また、隔壁５４１ｃ〜５４４ｃ、５４２ｄ、５４３ｄの厚みは、１層目と２層目との隔壁５４１ｃ、５４２ｃ及び３層目と４層目との間の隔壁５４３ｃ、５４４ｃよりも、３層目と４層目との間の隔壁５４１ｄ、５４２ｄが大きくなるように設定されている。１層目と２層目および３層目と４層目とをそれぞれ逆方向に半磁極ピッチ回転すると、１層目と２層目および３層目と４層目の電位導体３が互いに接近する。一方、２層目と３層目のセグメント３挿入部５４２ｂ、５４３ｂは隔壁５４２ｄ、５４３ｄの厚みが大きく設定されているため、２層目と３層目のセグメント３３の間の間隔は大きくなる。これにより、接合するセグメント３間、即ち１層目と２層目並びに３層目と４層目のセグメント３間は接近させることができ、また、接合しない３層目と４層目のセグメント３間は隙間を大きくして、接合工程を容易にすることができる。
４．接合工程
次に行う接合工程を以下に説明する。この工程は本質的に従来と同じである。
【００６３】
上記端部の捻りの後、図２に示すように、径方向内側から１層目と２層目の端部先端（接合部）が溶接され、径方向内側から３層目と４層目の端部先端（接合部）が溶接されて、ステータコイル３１が完成される。溶接には、ＴＩＧ溶接、ロー付け、抵抗溶接、電子ビーム溶接、レーザー溶接等が用いられる。
５．予捻り工程
次に、この実施例の特徴をなす予捻り工程を図１０〜図１４を参照して以下に詳細に説明する。ただし、この実施例では、頭部捻り用の小リング１１、大リング１２は孔ではなく溝１００をそれぞれもつものとする。
【００６４】
まず、この予捻り工程を説明する前に、図５に示す６つの相コイルを用いた三相星形接続方式における頭部捻り工程（Ｕ字状セグメント形成工程）について、前もって説明する。図１０は、頭部捻り工程（Ｕ字状セグメント形成工程）前の小リング１１と大リング１２との状態と、これら両リング１１、１２に挿入されたセグメント３３の状態とを示す。
【００６５】
なお、図５では、Ｕ相コイルの最終のスロット導体部とＸ相コイルの最初のスロット導体部とが相間接続線用セグメント１０００により構成され、同様に、Ｖ相コイルの最終のスロット導体部とＹ相コイルの最初のスロット導体部とが相間接続線用セグメント１０００により構成され、Ｗ相コイルの最終のスロット導体部とＺ相コイルの最初のスロット導体部とが相間接続線用セグメント１０００により構成されている。
【００６６】
図１０において、（ａ）はセグメント３３をリング１１、１２の溝１００に挿入した周方向展開前（捻り前）の状態を示し、（ｂ）は、展開後（捻り後）の状態を示す。ただし、図１０では、Ｕ−Ｘ相の相間接続線、中性点渡り線、出力端子をなすセグメント展開のみを示す。Ｖ−Ｙ相、Ｗ−Ｚ相も同じである。
【００６７】
（ａ）において、Ｕ相スロット導体部挿入用の溝部１００ａと、Ｘ相スロット導体部挿入用の溝部１００ｂに挿入される合計４つのセグメント３３だけが、相コイルの一番端のスロット導体部を含まない他の溝部１００とセグメント３３の形状が異なっている。
【００６８】
すなわち、溝部１００ａ、溝部１００ｂに挿入される合計４つのセグメント３３は、一つの大回りセグメント２０００＋３０００と、一つの小回りセグメント１０００と、二つの小回りセグメント３０００、４０００とが収容されている。
【００６９】
大セグメント３３１により構成される大回りセグメント２０００＋３０００は、出力端子及び中性点渡り線とそれらに連なるＵ相の最初のスロット導体部とＸ相の最後のスロット導体部とを構成している。図１０において、大回りセグメント２０００＋３０００は太い実線で示され、この大回りセグメント２０００＋３０００の二つの脚部は、隣接する溝１００ａと溝１００ｂとに別々に挿入されている。
【００７０】
小セグメント３３２により構成される小回りセグメント１０００は、相間接続線とそれに連なるＵ相の最後のスロット導体部とＸ相の最初のスロット導体部とを構成している。図１０において、小回りセグメント１０００は破線で示され、この小回りセグメント１０００の二つの脚部は、隣接する溝１００ａと溝１００ｂとに別々に挿入されている。
【００７１】
これら大回りセグメント２０００＋３０００と小回りセグメント１０００とは、本発明で言う異角度位置セグメントを構成している。
【００７２】
Ｕ相スロット導体部収容用の小リング１１の溝１００ａと大リング１２の溝１００ａとに残る各一つのスロット導体部収容位置には小回りセグメント３０００が収容され、Ｘ相スロット導体部収容用の小リング１１の溝１００ａと大リング１２の溝１００ａとに残る各一つのスロット導体部収容位置には小回りセグメント４０００が収容されている。
【００７３】
すなわち、図１０の（ａ）に示すように、本捻り前に異角度位置セグメントを構成する大回りセグメント２０００＋３０００と小回りセグメント１０００とは、それぞれ隣接する二つの溝に収容されたスロット導体部を有している。
【００７４】
各セグメント３３の頭部の頂部を保持して静止させた状態で、小リング１１と大リング１２とを互いに逆方向に半磁極ピッチ（３スロットピッチ）回動させると、図１０の（ｂ）の状態となる。
【００７５】
その後、各セグメント３３を相対位置を保持したまま、リング１１、１２から外してステータコア３２の各スロットに挿入し、各セグメント３３の飛び出し端部側の捻り工程を行い、先端を接合すれば、前述したように、ステータコイル３１を構成することができる。完成されたステータコイル３１のＵ相コイルとＸ相コイルとの展開図を図１１に示す。
【００７６】
前述したように、図５に示すステータコイルでは、図１０の（ａ）に示すように本捻り前に異角度位置セグメントを構成する大回りセグメント２０００＋３０００の二つのスロット導体部は互いに１スロットピッチ離れた溝１００ａと溝１００ｂに収容し、同じく、小回りセグメント１０００のの二つのスロット導体部も互いに１スロットピッチ離れた溝１００ａと溝１００ｂに収容する必要があるる。
【００７７】
しかも、この後の本捻りにおいて、図７に示すように、セグメント３３の頭部の頂部は、頭部押さえプレート１６の一対の爪部１６０により周方向に安定に挟持される必要がある。
【００７８】
一対の爪部１６０により、これら小回りセグメント１０００や大回りセグメント２０００＋３０００の頭部の頂部を良好に周方向に挟持するには、これら小回りセグメント１０００や大回りセグメント２０００＋３０００が頭部の頂部において径方向に延在していることが必要である。ただし、大回りセグメント２０００＋３０００は本捻り前において頭部が軸方向に非常に長いので、そのスロット導体部を互いに周方向へ１スロットピッチ捻ったところでその頭部の頂部は、ほとんど本捻り前の未展開セグメントの状態を維持して径方向に延在した形状となっているので問題が生じない。
【００７９】
ところが、相間接続線用セグメントである小回りセグメント１０００は頭部の軸方向長が短いので、単にその両脚部を開くと、頭部の頂部がこの脚部の開きに応じて斜めに回動し、その後の爪部１６０による挟持がしにくくなる。
【００８０】
そこで、このこの実施例では、本捻りの前に、小回りセグメント１０００の頭部の頂部に予め捻りを与えることにより、小回りセグメント１０００の頭部の頂部を径方向へ延在させる予捻り工程を行う。
【００８１】
この予捻り工程は、各セグメントの頭部を本捻りする小リング１１と大リング１２とを用いて行うのが簡単であるので、それを図１２、図１３を参照して以下に説明する。もちろん、この予捻り工程を本捻り用のリング１１、１２を用いずに行っても良い。
【００８２】
まず、この相間接続線用セグメント（小回りセグメント）１０００とを形成するための松葉状の未展開セグメントの両脚部を、図１２に示す小リング１１の溝１００ｂとこの溝１００ｂと径方向同位置の溝１００ａとに個別に収容する。なお、ここでは、溝１００ａと溝１００ｂと称したが、この段階ではすべての溝には小回りセグメント１０００以外はセグメント３３が収容されていないので、どの溝に入れてもよい。
【００８３】
次に、この未展開セグメント１０００の頭部の頂部を上記した爪部１６０で周方向へ挟持しつつ、リング１１、１２を互いに逆方向へ半スロットピッチだけ回動させる。この状態を図１３に示す。これにより、未展開セグメント１０００は相間接続線用セグメント１０００となって、その二つの脚部は隣接する溝１００ａ、溝１００ｂに個別に収容され、かつ、小回りセグメント１０００の頭部の頂部は径方向へ延在することになる。
【００８４】
この状態を図１４、図１５に示す。図１４は予捻りされた小回りセグメント１０００を上方からみた場合を示し、図１５は予捻りされた小回りセグメント１０００を正面からみた状態を示す。ただし、図１４では、後で挿入する大回りセグメント２０００＋３０００と小回りセグメント３０００の位置を模式図示し、図１５では、後で挿入する小回りセグメント３０００の位置を模式図示する。
【００８５】
次に、予め１スロットピッチ予捻りされた大回りセグメント２０００＋３０００の一対の脚部を両リング１１、１２の溝うち図１３のＸの位置に個別に収容し、次に、小回りセグメント３０００を含むすべての同角度位置セグメントの脚部を両リングの各溝の所定位置に挿入し、各セグメントの頭部の頂部を爪部１６０で周方向に挟持して、前述した本捻り工程を行えばよい。
（変形態様）
図７に示す頭部押さえプレート１６の変形態様を図１６に示す。この変形態様の頭部押さえプレート１６００は、軸方向に同軸配置された一対のリング１６０１、１６０２からなり、リング１６０１の下面から下方へ爪部１６０ａが垂下している。また、リング１６０２からリング１６０１に設けられた貫通孔（図示せず）を貫通して、爪部１６０ｂが垂下している。
【００８６】
リング１６０１、１６０２は僅かに相対回動可能とされており、上記貫通孔はこの回動の際に爪部１６０ｂが回動可能とされている。このようにすれば、一対の爪部１６０ａ、１６０ｂ間の隙間を広げておいて、リング１６０１、１６０２を降下させて各セグメントの頭部の頂部を挟む。その後、リング１６０１、１６０２を相対回動させて上記隙間を狭め、爪部１６０ａ、１６０ｂにより各セグメントの頭部の頂部を強く挟む。これにより、次の本捻り工程において頭部の頂部を安定に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の車両用交流発電機の縦断面図である。
【図２】図１のセグメントの模式斜視図である。
【図３】図１のステータコアの部分断面図である。
【図４】セグメントのスロット挿通直前の状態を示す模式斜視図である。
【図５】６つの相コイルを用いた三相星形接続方式の三相ステータコイルの巻線図である。
【図６】頭部捻りのためのリングを示す斜視図である。
【図７】頭部捻り装置の断面図である。
【図８】端部捻り整形装置の模式縦断面図である。
【図９】図８の捻り治具の平面図である。
【図１０】頭部の本捻り工程の前後を示す展開図である。
【図１１】図５の三相ステータコイルの一部を示す展開図である。
【図１２】相間接続線用セグメントの予捻り前の状態を示す図である。
【図１３】相間接続線用セグメントの予捻り後の状態を示す図である。
【図１４】予捻りされた相間接続線用セグメントを上方からみた図である。
【図１５】予捻りされた相間接続線用セグメントを正面からみた図である。
【図１６】予捻りに用いる頭部押さえプレートの変形態様を示す部分正面図である。
【符号の説明】
３１    ステータコイル
３３    セグメント
３３１  大セグメント
３３２  小セグメント
３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇ  端部
１１  小リング
１２  大リング
１６  頭部押さえプレート
１００ａ  溝
１００ｂ  溝
【図１】
0003551376.tif 000002
【図２】
0003551376.tif 000003
【図３】
0003551376.tif 000004
【図４】
0003551376.tif 000005
【図５】
0003551376.tif 000006
【図６】
0003551376.tif 000007
【図７】
0003551376.tif 000008
【図８】
0003551376.tif 000009
【図９】
0003551376.tif 000010
【図１０】
0003551376.tif 000011
【図１１】
0003551376.tif 000012
【図１２】
0003551376.tif 000013
【図１３】
0003551376.tif 000014
【図１４】
0003551376.tif 000015
【図１５】
0003551376.tif 000016
【図１６】
0003551376.tif 000017