(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状コアと複数相の平角線コイルからなる回転電機のステータにおいて、環状コアのスロットに径方向に整列配置され、かつ隣接スロットのコイル同士が周方向に整列配置されるセグメントコイルであって、前記スロットの内部に収容されるストレート部と、前記スロットの外部に突出する一対のコイルエンド部とを備えると共に、前記一対のコイルエンド部のうち、何れか一方のコイルエンド部の先端を他のセグメントコイルと接合するための接合面を備える接合用先端部とするものにおいて、前記接合用先端部は、軸方向から見たときに、接合面が前記環状コアの径方向に対して平行となるように構成してあり、
前記セグメントコイルは、環状コアの周方向の所定位置に配置される一対の前記接合用先端部を備え、該一対の接合用先端部は、前記環状コアのスロットにセグメントコイルを整列配置させた際に、隣接する接合用先端部が前記環状コアの径方向の内径側と外径側とにズレを持って配置されるように構成してあり、
同じスロットに収容されるセグメントコイルのうち、前記環状コアの径方向に隣接するセグメントコイルが、それぞれの前記接合用先端部で接合されることを特徴とするセグメントコイル。
【請求項２】
前記一対のコイルエンド部のうち、少なくとも前記接合用先端部を備えるコイルエンド部の所定領域に、付加絶縁層を設けてあることを特徴とする請求項１に記載のセグメントコイル。
【請求項３】
前記付加絶縁層は、異なる相に属するセグメントコイルが対接する部分に設けてあることを特徴とする請求項２に記載のセグメントコイル。
【請求項４】
前記付加絶縁層は、セグメントコイルの環状コアの径方向内方面及び／又は外方面に形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のセグメントコイル。
【請求項５】
前記コイルエンド部は、山形状に形成されていると共に、前記付加絶縁層は、前記山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部、又は／及び上記スロットから延出するストレート部分に設けてあることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載のセグメントコイル。
【請求項６】
前記セグメントコイルは、前記一対のコイルエンド部のうち、少なくとも前記接合用先端部を備えていない側のコイルエンド部の所定領域に半導電層を設け、近接して配置されると共に、異なる相に属するセグメントコイルの前記半導電層を、少なくとも一点において接触するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載のセグメントコイル。
【請求項７】
前記セグメントコイルの所定領域の表面に、着色識別部を設けてあることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のセグメントコイル。
【請求項８】
前記セグメントコイルの接合用先端部又はその近傍に、互いに接続されるセグメントコイルの接合用先端部を識別できる第１の着色識別部を備えることを特徴とする請求項７に記載のセグメントコイル。
【請求項９】
前記接合用先端部以外の表面に設けられると共に、各セグメントコイルが装着されるスロット又は／及びスロット内の配列位置を識別できるように形成された第２の着色識別部を備えることを特徴とする請求項７又は８に記載のセグメントコイル。
【請求項１０】
前記第２の着色識別部は、セグメントコイルの所定領域に、着色塗料を塗着し、着色テープ材を貼着し、又は着色チューブ材を装着して構成されていることを特徴とする請求項９に記載のセグメントコイル。
【請求項１１】
前記第２の着色識別部は、付加絶縁層を構成していることを特徴とする請求項９又は１０に記載のセグメントコイル。
【請求項１２】
前記セグメントコイルは、タフピッチ銅からなることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載のセグメントコイル。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか１項に記載のセグメントコイルを環状コアのスロットに複数整列配置させてなることを特徴とするステータ。
【請求項１４】
前記環状コアのスロットに複数整列配置されるセグメントコイルのうち、同一スロット内に配置される少なくとも一組の隣接するセグメントコイルを、前記スロットから出て前記コイルエンド部の頂点へ向かって周方向に曲折されるまでの領域において、径方向に傾斜させることにより、これらセグメントコイルのコイルエンド部に設けた絶縁層をステータの径方向に接触させ、且つ、前記接触箇所におけるステータの径方向におけるコイル間距離が、前記スロット内のコイル間距離よりも大きくなるように前記絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項１３に記載のステータ。
【請求項１５】
前記複数のセグメントコイルは、隣接するセグメントコイルの前記接合用先端部を固相接合させてあることを特徴とする請求項１３又は１４に記載のステータ。
【請求項１６】
請求項１に記載のセグメントコイルの製造方法であって、少なくとも平角線からなる素線を屈曲させてコイル体を形成するコイル体形成工程と、前記コイル体の表面に絶縁物を被覆させて絶縁層を形成する絶縁層形成工程とを備えると共に、前記コイル体形成工程には、前記コイル体のコイルエンド部の先端に、環状コアの周方向の所定位置に配置されると共に、他のセグメントコイルと接合するための接合面が軸方向から見たときに前記環状コアの径方向に対して平行な接合用先端部を形成する接合用先端部形成工程を備え、且つ前記絶縁層形成工程には、前記コイル体に絶縁物を一体的に被覆させてベース絶縁層を形成するベース絶縁層形成工程と、該ベース絶縁層形成工程の後に前記コイルエンド部の所定領域に絶縁物を付加的に被覆させて付加絶縁層を形成する付加絶縁層形成工程とを備えることを特徴とするセグメントコイルの製造方法。
【請求項１７】
前記接合用先端部形成工程は、前記コイル体のコイルエンド部の端部を捻ることにより行うことを特徴とする請求項１６に記載のセグメントコイルの製造方法。
【請求項１８】
前記接合用先端部形成工程は、前記コイル体のコイルエンド部の端部を塑性変形させることにより行うことを特徴とする請求項１６に記載のセグメントコイルの製造方法。
【請求項１９】
前記付加絶縁層形成工程と同時に若しくはその後に、コイル体の表面の所定領域に所定の着色を施す着色識別部形成工程を有することを特徴とする請求項１６〜１８の何れか１項に記載のセグメントコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セグメントコイル、該セグメントコイルを用いてなるステータ及び前記セグメントコイルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年におけるモータの小型化、高性能化、高出力化等に伴い、モータのステータを構成するコイルとして、スロット内の占積率を効果的に向上させることができる平角線からなるコイル、特に平角線を略Ｕ字状に形成してなる、いわゆるセグメントコイルへの需要が高まっている。
このようなセグメントコイルを用いてなるステータは、複数のセグメントコイルをステータのスロット内に整列配置させた後に、隣接するセグメントコイルの端部同士をアーク溶接等を用いて接合させることで形成されるものが一般的である。
このようなセグメントコイルを示す従来技術として、例えば下記特許文献１、２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２４０２８号公報
【特許文献２】特開２０００−１６６１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１は、セグメントコイル接合装置および方法に関する発明で、全自動で、且つ製品品質を維持した形で、生産コストを悪化させることなく高い生産性を備えるセグメントコイルの接合装置および方法を提供できるメリットがある。
また上記特許文献２は、車両用交流発電機の固定子に関する発明で、接合部間の距離を確保することができる車両用交流発電機の固定子を提供できるメリットがある。
【０００５】
しかし、上記特許文献１、２においては、相互に接合させるセグメントコイルの端部を１組毎に接合していく構成であることから、作業性が悪いという問題があった。
また上記特許文献１、２においては、相互に接合させるセグメントコイルの端部を環状コアの径方向に加圧しながら接合させる構成であることから、加圧方向のスペースが狭く、治具の位置決め精度が厳しいと共に、作業性が悪いという問題があった。
【０００６】
上記セグメントコイルには、隣接するセグメントコイルとの間や、コアとの間の絶縁を行うための絶縁層が設けられている。上記絶縁層は、上記各部材間において部分放電が生じないように構成する必要がある。上記部分放電は、電圧差が大きくなる部分において生じやすい。たとえば、３相交流電動機のステータにセグメントコイルを採用した場合、異なる相に属するセグメントコイル間における電圧差が最も大きくなる。したがって、異なる相に属するセグメントコイルが近接あるいは接触する部分において部分放電が生じやすい。
【０００７】
従来のセグメントコイルにおいては、異なる相に属するセグメントコイル間の電圧差に対応できる絶縁層を、セグメントコイルの全域に設けることにより、部分放電を防止するように構成されていた。
【０００８】
ところが、同じ相に属するセグメントコイルが対接する部位や、コアとセグメントコイルとが対接する部位における電圧差は小さく、大きな電圧差に対応できる厚みの大きな絶縁層を設ける必要はない。従来のセグメントコイルにおいては、異なる相に属するコイル間の電圧差に対応できる絶縁層がコイルの全域に設けられているため、スロット内の占積率が低下して、電動機の大型化や発熱量の増加につながるといった問題があった。
【０００９】
占積率を高めるため、比誘電率が低く絶縁性能が高い高価な絶縁材料を用いて、セグメントコイルの全体に、厚みの小さい絶縁層を形成することも考えられるが、製造コストの増加につながることになる。
【００１０】
また、導体素線の絶縁被膜に重ねて導電性皮膜を形成し、隣接する巻線の絶縁被覆層間の電位差を緩和するように構成した耐サージモータが提案されている。
【００１１】
ところが、上記導電性皮膜は、樹脂にカーボン等の導電性の粉体材料を混入させて形成されるため伸縮度が低く、コイル加工等において皮膜割れが生じやすい。このため、セグメントコイルにおける曲げ加工等に適用することは困難であった。
【００１２】
また、導電性皮膜をセグメントコイルの全域に設けると、端末において導体素線を露出させて接続する際に上記導電性皮膜に接触して短絡等が生じやすく、端末加工が困難であった。
【００１３】
ステータを構成するには、複数種類の形態を備えるセグメントコイルが準備され、これらセグメントコイルを所定のスロットに所定の順序で装着して組み付けた後、これらセグメントコイルが一体的なコイルを構成するように、各セグメントコイルの接合用先端部を接続しなければならない。
【００１４】
ところが、上記セグメントコイルの装着作業及び接続作業は面倒である。しかも、多数のセグメントコイルを密集した状態で組み付ける必要があるため、各セグメントコイル及び接続すべき接合用先端部を識別するのが困難である。このため、組み付け間違いや、接続間違いが生じやすい。
【００１５】
しかも、各セグメントコイルは、密集して設けられているため、組み付け後や接続後に、組み付け間違いや、接続間違いを検査するのも困難であり、非常に手間がかかる。
【００１６】
本発明は上記従来における問題点を解決し、環状コアのスロットに整列配置されるセグメントコイルにおいて、隣接するセグメントコイルの効率的な接合を実現可能とすると共に、特にコイルエンド部において絶縁被膜に劣化が生じることを効果的に防止することができるセグメントコイル、該セグメントコイルを用いてなるステータ及び前記セグメントコイルの製造方法の提供を課題とする。
【００１７】
また、本願発明は、コイルの断面積を大きく設定して大電流を流せるとともに部分放電を防止することができ、また占積率を高めて、電動機の性能を向上させることができるセグメントコイルを提供することを課題とする。
【００１８】
また、本願発明は、上記従来の問題を解決し、コイルの断面積を大きく設定して大電流を流せるとともに部分放電を効果的に防止することができ、また占積率を高めて、モータの性能を向上させることができるステータを提供することを課題とする。
【００１９】
また、本願発明は、多数のセグメントコイルを容易に識別して各セグメントコイルが装着されるべき所定のスロットに装着できるとともに、接続すべき接合用先端部を容易に識別して接続を行うことができるセグメントコイル等を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明のセグメントコイルは、環状コアと複数相の平角線コイルからなる回転電機のステータにおいて、環状コアのスロットに径方向に整列配置され、かつ隣接スロットのコイル同士が周方向に整列配置されるセグメントコイルであって、前記スロットの内部に収容されるストレート部と、前記スロットの外部に突出する一対のコイルエンド部とを備えると共に、前記一対のコイルエンド部のうち、何れか一方のコイルエンド部の先端を他のセグメントコイルと接合するための接合面を備える接合用先端部とするものにおいて、前記接合用先端部は、軸方向から見たときに、接合面が前記環状コアの径方向に対して平行となるように構成してあることを第１の特徴としている。
【００２１】
上記本発明の第１の特徴によれば、セグメントコイルは、環状コアと複数相の平角線コイルからなる回転電機のステータにおいて、環状コアのスロットに径方向に整列配置され、かつ隣接スロットのコイル同士が周方向に整列配置されるセグメントコイルであって、前記スロットの内部に収容されるストレート部と、前記スロットの外部に突出する一対のコイルエンド部とを備えると共に、前記一対のコイルエンド部のうち、何れか一方のコイルエンド部の先端を他のセグメントコイルと接合するための接合面を備える接合用先端部とするものにおいて、前記接合用先端部は、軸方向から見たときに、接合面が前記環状コアの径方向に対して平行となるように構成してあることから、複数のセグメントコイルを環状コアに整列配置させた際に、接合用先端部の加圧方向を環状コアの周方向にとることができる。よって、隣接するスロット間に形成される空間（隙間）を有効に利用して接合用先端部の接合を行うことができる。
従って、接合用先端部の加圧方向に十分なスペースを確保することができ、接合用先端部の接合工程の作業性を向上させることができる。従って隣接するセグメントコイルの効率的な接合を実現可能とすることができる。
また、接合用先端部の接合面を環状コアの径方向に対して平行となるように構成することで、複数のセグメントコイルを環状コアに整列配置させた際に、隣接するスロット間に形成される空間（隙間）を効果的に増大させることができ、放熱性の良いステータを形成することができる。
【００２２】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第１の特徴に加えて、前記セグメントコイルは、環状コアの周方向の所定位置に配置される一対の前記接合用先端部を備え、該一対の接合用先端部は、前記環状コアのスロットにセグメントコイルを整列配置させた際に、隣接する接合用先端部が前記環状コアの径方向の内径側と外径側とにズレを持って配置されるように構成してあることを第２の特徴としている。
【００２３】
上記本発明の第２の特徴によれば、上記本発明の第１の特徴による作用効果に加えて、前記セグメントコイルは、環状コアの周方向の所定位置に配置される一対の前記接合用先端部を備え、該一対の接合用先端部は、前記環状コアのスロットにセグメントコイルを整列配置させた際に、隣接する接合用先端部が前記環状コアの径方向の内径側と外径側とにズレを持って配置されるように構成してあることから、複数のセグメントコイルを環状コアに整列配置させるだけで、同一スロット内に配置される複数のセグメントコイルにおいて、相互に接合される接合用先端部の接合面を対向させた状態で配置することができる。
更に、接合面は環状コアの径方向に対して平行であることから、相互に接合される複数組の接合用先端部の接合面を環状コアの径方向に一列に配置することができる。
よって、複数組の接合用先端部の接合を同時に（一括させて）行うことができる（複数組の接合用先端部の多点同時接合を実現可能とすることができる。）。
従って、接合用先端部の接合工程の作業性を一段と効果的に向上させることができ、隣接するセグメントコイルの効率的な接合を一段と実現可能とすることができる。
【００２４】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第１又は第２の特徴に加えて、前記一対のコイルエンド部のうち、少なくとも前記接合用先端部を備えるコイルエンド部の所定領域に、付加絶縁層を設けてあることを第３の特徴としている。
【００２５】
上記本発明の第３の特徴によれば、上記本発明の第１又は第２の特徴による作用効果に加えて、前記一対のコイルエンド部のうち、少なくとも前記接合用先端部を備えるコイルエンド部の所定領域に、付加絶縁層を設けてあることから、部分放電を効率的に防止することができる。
【００２６】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第３の特徴に加えて、前記付加絶縁層は、異なる相に属するセグメントコイルが対接する部分に設けてあることを第４の特徴としている。
【００２７】
上記本発明の第４の特徴によれば、上記本発明の第３の特徴による作用効果に加えて、前記付加絶縁層は、異なる相に属するセグメントコイルが対接する部分に設けてあることから、隣接するコイルあるいはコアとの間の電圧差に応じて、絶縁層の厚みを異ならせることができる。これにより、信頼性を低下させることなく部分放電を効率的に防止することができる。しかも、絶縁層の平均的な厚みを減少させることができるため、軽量化を図ることもできる。また、製造コストを低減させることもできる。
【００２８】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第３又は第４の特徴に加えて、前記付加絶縁層は、セグメントコイルの環状コアの径方向内方面及び／又は外方面に形成されていることを第５の特徴としている。
【００２９】
上記本発明の第５の特徴によれば、上記本発明の第３又は第４の特徴による作用効果に加えて、前記付加絶縁層は、セグメントコイルの環状コアの径方向内方面及び／又は外方面に形成されていることから、付加絶縁層を設ける領域をさらに削減することが可能となる。
【００３０】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第３〜第５の何れか１つの特徴に加えて、前記コイルエンド部は、山形状に形成されていると共に、前記付加絶縁層は、前記山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部、又は／及び上記スロットから延出するストレート部分に設けてあることを第６の特徴としている。
【００３１】
上記本発明の第６の特徴によれば、上記本発明の第３〜第５の何れか１つの特徴による作用効果に加えて、前記コイルエンド部は、山形状に形成されていると共に、前記付加絶縁層は、前記山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部、又は／及び上記スロットから延出するストレート部分に設けてあることから、容易且つ確実に付加絶縁層を形成することができると共に、付加絶縁層に亀裂や剥離が生じて絶縁性が低下することを効果的に防止することができる。
つまり、付加絶縁層に亀裂や剥離が生じることを防止するためには、曲げ加工が施されていない部分又は大きな曲率半径で曲げ加工された部分の所定領域に付加絶縁層を設けるのが好ましい。
例えば、コイルエンド部を山形に形成した場合、山形の頂部近傍や、山形斜辺からスロット部に収容されるストレート部に移行する山形の裾部近傍では、コイルの矩形断面における長辺の０．５〜３倍の曲率半径の曲げ加工が施される。一方、上記山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部は、コイルの矩形断面における長辺の２０〜６０倍の曲率半径の曲げ加工が施される。また、スロットから延出したところのストレート部分には、曲げ加工が施されていない。
従って、山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部、又は／及びストレート部分に付加絶縁層を設ける構成とすることで、容易且つ確実に付加絶縁層を形成することができると共に、付加絶縁層に亀裂や剥離が生じて絶縁性が低下することを効果的に防止することができる。
なお、上記斜辺部に、ステータの周方向に沿う所定の曲げ加工を施すことができる。上記周方向に沿う曲げ加工として、例えば、斜辺部が１又は２以上の個所で屈曲されて略折れ線状となる曲げ加工や、曲率半径の中心や曲率が変化する曲げ加工を施すことができる。
【００３２】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第１の特徴に加えて、前記セグメントコイルは、前記一対のコイルエンド部のうち、少なくとも前記接合用先端部を備えていない側のコイルエンド部の所定領域に半導電層を設け、近接して配置されると共に、異なる相に属するセグメントコイルの前記半導電層を、少なくとも一点において接触するように構成してあることを第７の特徴としている。
【００３３】
上記本発明の第７の特徴によれば、上記本発明の第１の特徴による作用効果に加えて、前記セグメントコイルは、前記一対のコイルエンド部のうち、少なくとも前記接合用先端部を備えていない側のコイルエンド部の所定領域に半導電層を設け、近接して配置されると共に、異なる相に属するセグメントコイルの前記半導電層を、少なくとも一点において接触するように構成してあることから、コイルエンド部の所定領域に半導電層を設けることにより、コイル表面の電荷が分散されて、電界強度が低下させられる。電界強度が低下すると、半導電層を設けていない場合における部分放電開始電圧を上回る電圧が生じても、部分放電の発生が抑制されることになる。すなわち、異なる相に属するセグメントコイルが隣接して配置されても、これらセグメントコイル間において、電荷の蓄積による電位差が大きくなることはなく、これら部位において部分放電が生じるのを効果的に防止することができる。
【００３４】
すなわち、本願発明では、異なる相に属するセグメントコイルに設けた半導電層を、少なくとも一点において接触するように構成することにより、これらセグメントコイル間の部分放電を効果的に防止することができる。少なくとも一点において接触するように構成されていれば、上記接触点の接触形態は限定されることはない。たとえば、点接触のみならず、線接触や面接触であってもよい。また、半導電層は、厚みを薄く設定しても効果を発揮させることができる。このため、絶縁被覆層を厚くする従来の手法にくらべて、ステータの重量を小さくすることが可能になるとともに、製造コストを低減させることができる。
【００３５】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第１〜第７の何れか１つの特徴に加えて、前記セグメントコイルの所定領域の表面に、着色識別部を設けてあることを第８の特徴としている。
【００３６】
上記本発明の第８の特徴によれば、上記本発明の第１〜第７の何れか１つの特徴による作用効果に加えて、前記セグメントコイルの所定領域の表面に、着色識別部を設けてあることから、ステータの組み立て工程において着色識別を識別標識として用いることができ、製造効率の良いセグメントコイルとすることができる。
【００３７】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第８の特徴に加えて、前記セグメントコイルの接合用先端部又はその近傍に、互いに接続されるセグメントコイルの接合用先端部を識別できる第１の着色識別部を備えることを第９の特徴としている。
【００３８】
上記本発明の第９の特徴によれば、上記本発明の第８の特徴による作用効果に加えて、前記セグメントコイルの接合用先端部又はその近傍に、互いに接続されるセグメントコイルの接合用先端部を識別できる第１の着色識別部を備えることから、環状コアの所定のスロットに装着された各セグメントコイルの接合用先端部を接続する工程において、互いに接続される接合用先端部を識別して接続間違いを効果的に防止することができる。
【００３９】
上記第１の着色識別部の構成や形態は特に限定されることはない。たとえば、互いに接続されるセグメントコイルの接合用先端部又はその近傍に同一色で着色された着色識別部を設けることができる。また、着色識別部を設ける部位も特に限定されることはなく、接続作業の際に接合用先端部を識別できるように、接合用先端部又はその近傍に設けることができる。
【００４０】
また、組み立て終了後に外部から識別できる部位に形成しておくことにより、上記第１の着色識別部を画像認識して、接続間違いの有無を検査することが可能となる。
【００４１】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第８又は第９の特徴に加えて、前記接合用先端部以外の表面に設けられると共に、各セグメントコイルが装着されるスロット又は／及びスロット内の配列位置を識別できるように形成された第２の着色識別部を備えることを第１０の特徴としている。
【００４２】
上記本発明の第１０の特徴によれば、上記本発明の第８又は第９の特徴による作用効果に加えて、前記接合用先端部以外の表面に設けられると共に、各セグメントコイルが装着されるスロット又は／及びスロット内の配列位置を識別できるように形成された第２の着色識別部を備えることから、所定のセグメントコイルを所定のスロットに容易に装着することができる。また、各スロット内における配列順序を容易に確認することができる。なお、所定のセグメントコイルを所定のスロットに装着するために設けられる第２の着色識別部と、上記各スロット内における配列順序を識別する第２の着色識別部とを、兼用するように形成することもできるし、別途の部位に独立した着色識別部として設けることもできる。
【００４３】
所定のセグメントコイルを所定のスロットに装着するために設けられる第２の着色識別部は、たとえば、各スロットに同一の色彩を有するように形成することができる。また、各スロットに装着されるセグメントコイルの配列位置を認識するには、たとえば、同じ色彩で、配列順に濃度が変化する着色を施した第２の着色識別部を設けることができる。
【００４４】
また本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第１０の特徴に加えて、前記第２の着色識別部は、セグメントコイルの所定領域に、着色塗料を塗着し、着色テープ材を貼着し、又は着色チューブ材を装着して構成されていることを第１１の特徴としている。
【００４５】
上記本発明の第１１の特徴によれば、上記本発明の第１０の特徴による作用効果に加えて、前記第２の着色識別部は、セグメントコイルの所定領域に、着色塗料を塗着し、着色テープ材を貼着し、又は着色チューブ材を装着して構成されていることから、第２の着色識別部を容易に形成することができる。
第２の着色識別部は、コイルエンド部の全領域に着色を施すことにより設けることもできるし、一部の領域に着色を施すことにより設けることもできる。また、上記第２の着色識別部は、少なくともコイルエンド部に設けられていればよい。さらに、各セグメントコイルの絶縁層の全体に着色を施して、上記第２の着色識別部とすることもできる。
【００４６】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第１０又は第１１の特徴に加えて、前記第２の着色識別部は、付加絶縁層を構成していることを第１２の特徴としている。
【００４７】
上記本発明の第１２の特徴によれば、上記本発明の第１０又は第１１の特徴による作用効果に加えて、前記第２の着色識別部は、付加絶縁層を構成していることから、ステータの組み立て作業を容易にできるばかりでなく、部分放電を効率的に防止することができ、ステータの信頼性を向上させることもできるセグメントコイルとすることができる。
【００４８】
第２の着色識別部の構成や形態は特に限定されることはない。部分放電を効果的に防止するには、たとえば、絶縁性の樹脂からなる塗料を２０〜２００μｍの厚みで塗着することにより、所要の部分放電電圧を確保することが可能となる。厚みが２０μｍ以下の場合、近接するコイル間において部分放電が生じる恐れがあるとともに、所要の被膜強度を確保できない。一方、厚みが２００μｍ以上になると、コイルの装着スペースを確保するのが困難になる。
【００４９】
また、絶縁性テープ材や絶縁性チューブ材を採用することにより、付加絶縁層を兼ねる第２の着色識別部を形成することができる。部分放電防止効果を有する上記着色テープ材として、パーマセル社製の絶縁性樹脂テープ材（商標名カプトンテープ）等を採用できる。また、着色チューブ材として、住友電気工業製の絶縁性樹脂チューブ（商標名スミチューブ）を採用することができる。
【００５０】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第１〜第１２の何れか１つの特徴に加えて、前記セグメントコイルは、タフピッチ銅からなることを第１３の特徴としている。
【００５１】
上記本発明の第１３の特徴によれば、上記本発明の第１〜第１２の何れか１つの特徴による作用効果に加えて、前記セグメントコイルは、タフピッチ銅からなることから、電気伝導性、熱伝導性に優れると共に、加工性の良いセグメントコイルとすることができる。また製造コストの省コスト化を図ることができる。
【００５２】
また、本発明のステータは、請求項１〜１３の何れか１項に記載のセグメントコイルを環状コアのスロットに複数整列配置させてなることを第１４の特徴としている。
【００５３】
上記本発明の第１４の特徴によれば、ステータは、請求項１〜１３の何れか１項に記載のセグメントコイルを環状コアのスロットに複数整列配置させてなることから、セグメントコイルの小型化を実現することができると共に、絶縁被膜に劣化が生じることを効果的に防止することができる。
【００５４】
また、本発明のステータは、上記本発明の第１４の特徴に加えて、前記環状コアのスロットに複数整列配置されるセグメントコイルのうち、同一スロット内に配置される少なくとも一組の隣接するセグメントコイルを、前記スロットから出て前記コイルエンド部の頂点へ向かって周方向に曲折されるまでの領域において、径方向に傾斜させることにより、これらセグメントコイルのコイルエンド部に設けた絶縁層をステータの径方向に接触させ、且つ、前記接触箇所におけるステータの径方向におけるコイル間距離が、前記スロット内のコイル間距離よりも大きくなるように前記絶縁層が形成されていることを第１５の特徴としている。
【００５５】
上記本発明の第１５の特徴によれば、上記本発明の第１４の特徴による作用効果に加えて、前記環状コアのスロットに複数整列配置されるセグメントコイルのうち、同一スロット内に配置される少なくとも一組の隣接するセグメントコイルを、前記スロットから出て前記コイルエンド部の頂点へ向かって周方向に曲折されるまでの領域において、径方向に傾斜させることにより、これらセグメントコイルのコイルエンド部に設けた絶縁層をステータの径方向に接触させ、且つ、前記接触箇所におけるステータの径方向におけるコイル間距離が、前記スロット内のコイル間距離よりも大きくなるように前記絶縁層が形成されていることから、スロット内における高占積率を一段と実現することができると共に、スロット内におけるコイルのターン数を効果的に増やすことができる。
また同一スロット内に配置される少なくとも一組の隣接するセグメントコイルにおいて絶縁被膜に劣化が生じることを一段と効果的に防止することができる。
【００５６】
また、本発明のステータは、上記本発明の第１４又は第１５の特徴に加えて、前記複数のセグメントコイルは、隣接するセグメントコイルの前記接合用先端部を固相接合させてあることを第１６の特徴としている。
【００５７】
上記本発明の第１６の特徴によれば、上記本発明の第１４又は第１５の特徴による作用効果に加えて、前記複数のセグメントコイルは、隣接するセグメントコイルの前記接合用先端部を固相接合させてあることから、一段と製造効率が良いステータとすることができることに加え、熱影響が少ないことから耐熱性の低い安価な導体、皮膜材料を使用することが可能になる。
【００５８】
また、本発明のセグメントコイルの製造方法は、請求項１に記載のセグメントコイルの製造方法であって、少なくとも平角線からなる素線を屈曲させてコイル体を形成するコイル体形成工程と、前記コイル体の表面に絶縁物を被覆させて絶縁層を形成する絶縁層形成工程とを備えると共に、前記コイル体形成工程には、前記コイル体のコイルエンド部の先端に、他のセグメントコイルと接合するための接合面が軸方向から見たときに前記環状コアの径方向に対して平行で、且つ環状コアの周方向の所定位置に配置される接合用先端部を形成する接合用先端部形成工程を備え、且つ前記絶縁層形成工程には、前記コイル体に絶縁物を一体的に被覆させてベース絶縁層を形成するベース絶縁層形成工程と、該ベース絶縁層形成工程の後に前記コイルエンド部の所定領域に絶縁物を付加的に被覆させて付加絶縁層を形成する付加絶縁層形成工程とを備えることを第１７の特徴としている。
【００５９】
上記本発明の第１７の特徴によれば、セグメントコイルの製造方法は、請求項１に記載のセグメントコイルの製造方法であって、少なくとも平角線からなる素線を屈曲させてコイル体を形成するコイル体形成工程と、前記コイル体の表面に絶縁物を被覆させて絶縁層を形成する絶縁層形成工程とを備えると共に、前記コイル体形成工程には、前記コイル体のコイルエンド部の先端に、他のセグメントコイルと接合するための接合面が軸方向から見たときに前記環状コアの径方向に対して平行で、且つ環状コアの周方向の所定位置に配置される接合用先端部を形成する接合用先端部形成工程を備え、且つ前記絶縁層形成工程には、前記コイル体に絶縁物を一体的に被覆させてベース絶縁層を形成するベース絶縁層形成工程と、該ベース絶縁層形成工程の後に前記コイルエンド部の所定領域に絶縁物を付加的に被覆させて付加絶縁層を形成する付加絶縁層形成工程とを備えることから、複数のセグメントコイルを環状コアに整列配置させた際に、接合用先端部の加圧方向を環状コアの周方向にとることができる。よって隣接するスロット間に形成される空間（隙間）を有効に利用して接合用先端部の接合を行うことができる。
従って、接合用先端部の加圧方向に十分なスペースを確保することができ、接合用先端部の接合工程の作業性を向上させることができる。従って隣接するセグメントコイルの効率的な接合を実現することができるセグメントコイルを製造することができる。
また、接合用先端部の接合面を環状コアの径方向に対して平行となるように構成することで、複数のセグメントコイルを環状コアに整列配置させた際に、隣接するスロット間に形成される空間（隙間）を効果的に増大させることができ、放熱性の良いステータを形成することができるセグメントコイルを製造することができる。
また、特にコイルエンド部において絶縁被膜に劣化が生じることを効果的に防止することができるセグメントコイルを製造することができる。
【００６０】
また、本発明のセグメントコイルの製造方法は、上記本発明の第１７の特徴に加えて、前記接合用先端部形成工程は、前記コイル体のコイルエンド部の端部を捻ることにより行うことを第１８の特徴としている。
【００６１】
上記本発明の第１８の特徴によれば、上記本発明の第１７の特徴による作用効果に加えて、前記接合用先端部形成工程は、前記コイル体のコイルエンド部の端部を捻ることにより行うことから、接合用先端部を効率的に形成することができる。
【００６２】
また、本発明のセグメントコイルの製造方法は、上記本発明の第１７の特徴に加えて、前記接合用先端部形成工程は、前記コイル体のコイルエンド部の端部を塑性変形させることにより行うことを第１９の特徴としている。
【００６３】
上記本発明の第１９の特徴によれば、上記本発明の第１７の特徴による作用効果に加えて、前記接合用先端部形成工程は、前記コイル体のコイルエンド部の端部を塑性変形させることにより行うことから、接合用先端部を効率的に形成することができる。
【００６４】
また、本発明のセグメントコイルの製造方法は、上記本発明の第１７〜第１９の何れか１つの特徴に加えて、前記付加絶縁層形成工程と同時に若しくはその後に、コイル体の表面の所定領域に所定の着色を施す着色識別部形成工程を有することを第２０の特徴としている。
【００６５】
上記本発明の第２０の特徴によれば、上記本発明の第１７〜第１９の何れか１つの特徴による作用効果に加えて、前記付加絶縁層形成工程と同時に若しくはその後に、コイル体の表面の所定領域に所定の着色を施す着色識別部形成工程を有することから、着色識別部を効率的に形成することができる。
【発明の効果】
【００６６】
本発明のセグメントコイルによれば、環状コアのスロットに整列配置されるセグメントコイルにおいて、隣接するセグメントコイルの効率的な接合を実現可能とすることができると共に、放熱性の良いステータを形成することができる。また、特にコイルエンド部において絶縁被膜に劣化が生じることを効果的に防止することができる。
また、本発明のステータによれば、製造効率が良いと共に、放熱性の良いステータとすることができる。また特にコイルエンド部において絶縁被膜に劣化が生じることを効果的に防止することができる。
また、本発明のセグメントコイルの製造方法によれば、隣接するセグメントコイルの効率的な接合を実現可能とすることができると共に、放熱性の良いステータを形成することができるセグメントコイルを製造することができる。また特にコイルエンド部において絶縁被膜に劣化が生じることを効果的に防止することができるセグメントコイルを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態に係るセグメントコイルを用いたモータの概略配線図である。
【図２】モータへの配電系統を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係るステータを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイルを示す図で、（ａ）はセグメントコイルの斜視図、（ｂ）は環状コアに組み付けられているセグメントコイルを環状コアの外側から見た要部を簡略化して示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイルを示す図で、（ａ）はセグメントコイルの斜視図、（ｂ）はセグメントコイルの側面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイルの要部を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイルの断面を示す図で、（ａ）はストレート部の断面図、（ｂ）はコイルエンド部の所定領域の断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイルが環状コアに組み付けられた後に接合用先端部が接合される状態を摸式的に示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイルが環状コアに組み付けられた状態において、隣接するスロット部に配置されるセグメントコイルを摸式的に示す図で、（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイルを示す図、（ｂ）は比較例１のセグメントコイルを示す図、（ｃ）は比較例２のセグメントコイルを示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイルの製造方法を簡略化して示す図である。
【図１１】従来のセグメントコイルを示す図で、（ａ）はセグメントコイルの斜視図、（ｂ）は環状コアに組み付けられているセグメントコイルをロータ側から見た要部を簡略化して示す図である。
【図１２】従来のセグメントコイルの断面図である。
【図１３】従来のセグメントコイルが環状コアに組み付けられた後に接合用先端部が接合される状態を摸式的に示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係るセグメントコイルを示す正面図である。
【図１５】一のセグメントコイルと、これに隣接して配置されるセグメントコイル間の対接状態を示す要部の正面図である。
【図１６】図１５におけるＶIII−ＶIII線に沿う断面図である。
【図１７】図１６におけるＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。
【図１８】付加絶縁層の第２の実施例を示す図であり、図１７に相当する断面図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態に係るセグメントコイルを示す断面図である。
【図２０】部分放電開始電圧と表面抵抗率との関係を示す図である。
【図２１】コイルに設けた半導電層を接触させた状態を模式的に示す断面図である。
【図２２】本発明の第４の実施形態に係るセグメントコイルを備えるステータのセグメントコイルの接合用先端部の拡大平面図である。
【図２３】本発明の第４の実施形態に係るセグメントコイルの変形例を示す正面図である。
【図２４】図２３におけるＸIＶ−ＸIＶ線に沿う右側面図である。
【図２５】図２３におけるＸＶ-ＸＶ線に沿う断面図である。
【図２６】本発明の第５の実施形態に係るセグメントコイルが同一スロット部内に整列配置されている状態を簡略化して示す図で、（ａ）はセグメントコイルを示す斜視図、（ｂ）はセグメントコイルの側面の要部を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
【００６９】
まず、以下の図面を参照して、本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイル１２、該セグメントコイル１２を用いてなるステータ１０、該ステータ１０を用いてなるモータ１及び前記セグメントコイル１２の製造方法を説明し、本発明の理解に供する。しかし、以下の説明は本発明の実施形態であって、特許請求の範囲に記載の内容を限定するものではない。
【００７０】
まず、図１、図２を参照して、本発明の実施形態に係るセグメントコイルを用いたモータ１（回転電機）を説明する。
【００７１】
本発明の実施形態に係るモータ１は、後述するステータ１０と、図示しないロータとから構成される。
また、図１、図２に示すように、このモータ１は、インバータ制御によりスイッチングされた電力が供給されるＰＷＭ駆動（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）の３相式モータである。具体的には図２に示すように、バッテリー２からの電力が、その電圧をリレー３及び昇圧コンバータ４により上げられ、スイッチング素子を備えるインバータ制御部５を経て、高圧ケーブル６と接続されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の入力端子を経てモータ１に供給される。また図１に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相は、直列接続された４本の巻回コイルを一対並列接続させた構成である。
【００７２】
なお、スイッチング素子としては、縦型ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、横型デバイス、サイリスタ、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ  Ｔｕｒｎ−Ｏｆｆ  Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等、任意のスイッチング素子を用いることができる。
【００７３】
次に、図３〜図９も参照して、本発明の実施形態に係るステータ１０を更に詳細に説明する。
【００７４】
前記ステータ１０は、モータ１の固定子であり、図３、図４（ｂ）に示すように、環状コア１１と、平角線コイルの形状を略Ｕ字状とするセグメントコイル１２とから構成される。
【００７５】
前記環状コア１１は図３に示すように、環状のコア本体１１ａと、図４（ｂ）に簡略化して示すように、環状に複数配置されたティース部１１ｂとから構成されている。またティース部１１ｂの両側には複数のスロット部１１ｃが形成され、このスロット部１１ｃにセグメントコイル１２が収容されることで環状コア１１にセグメントコイル１２が組み付けられる。
【００７６】
前記セグメントコイル１２は、環状コア１１に組み付けられる平角線からなる、いわゆる被覆電線である。このセグメントコイル１２は図７に示すように、導体からなる素線Ｒと、素線Ｒを被覆する絶縁物からなる絶縁層Ｚとから構成される。
【００７７】
また、このセグメントコイル１２は図４（ｂ）に示すように、主としてスロット部１１ｃ内に収容される直線状の一対のストレート部Ｃと、スロット部１１ｃの外部に突出されると共に、斜辺部を備えて山形形状をなす一対のコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２とを備える。
【００７８】
また、図４（ｂ）に示すように、コイルエンド部Ｅ２の先端には、同一相内の隣接するセグメントコイル１２同士を接合するための接合面Ｓ１を有する接合用先端部Ｓを備える構成としてある。より具体的には、図４（ｂ）、図５に示すように、コイルエンド部Ｅ２の端部を環状コア１１の径方向の外径側へ捻じる（屈曲させる）ことで、環状コア１１の軸方向から見たときに、接合面Ｓ１が環状コア１１の径方向に対して平行であり、且つ環状コア１１の周方向の所定位置に配置される接合用先端部Ｓをコイルエンド部Ｅ２の先端に一対備える構成としてある。
なお、ここで、「環状コア１１の周方向の所定位置」とは、複数のセグメントコイル１２を環状コア１１に整列配置させた際に、環状コア１１の軸方向から見たときに、同一相を構成する複数のセグメントコイル１２の複数の接合面Ｓ１を、環状コアの径方向に一列に並べることができる、環状コア１１の周方向の任意の位置のことを意味するものとする。
【００７９】
更に、具体的には、図５に示すように、環状コア１１の径方向における内径側コイル面Ｎと外径側コイル面Ｇとを備えるセグメントコイル１２において、内径側コイル面Ｎが一対の接合用先端部Ｓにおいて、共に環状コア１１の周方向内側に配置されるように（外径側コイル面Ｇが一対の接合用先端部Ｓにおいて、共に環状コア１１の周方向外側に配置されるように）、コイルエンド部Ｅ２の一対の端部を環状コア１１の径方向の外径側へ９０度捻じる（屈曲させる）ことで、環状コア１１の径方向の外径側へ突設する一対の接合用先端部Ｓを形成してある。
【００８０】
つまり、コイルエンド部Ｅ２の一対の端部を同一方向（環状コア１１の径方向の外径方向）へ９０度捻じる（屈曲させる）ことで一対の接合用先端部Ｓを形成してある。
なお本実施形態においては、図５（ａ）に示すように、一対の接合用先端部Ｓにおいて、共に内径側コイル面Ｎを他のセグメントコイルと接合するための接合面Ｓ１とする構成としてある。
【００８１】
また、本実施形態においては、図４、図５に一部を示すように、環状コア１１のスロット部１１ｃにセグメントコイル１２を整列配置させた際に、隣接する接合用先端部Ｓ（同じセグメントコイル１２に備える一対の接合用先端部Ｓ）が環状コア１１の径方向の内径側と外径側とにズレを持って配置されるように構成してある。
なお、本実施形態においては、この一対の接合用先端部Ｓにおけるズレは、詳しくは図示していないが、図５（ａ）に示す仮想線（１点鎖線）で２分割されるコイルの何れか片側において、接合用先端部Ｓを除く部分のコイルを環状コア１１の径方向の内径側若しくは外径側に屈曲させることで、２分割されるコイルに環状コア１１の径方向で段差を形成してズレを生じさせる構成としてある。
【００８２】
また、本実施形態においては図４（ｂ）に示すように、セグメントコイル１２において、ストレート部Ｃから延出して接合用先端部Ｓに至るまでの延出部Ｈを、環状コア１１の周方向内向きに１乃至複数箇所で屈曲させる構成としてある。
より具体的には、図６に示すように、環状コア１１の径方向の内径側に配置される内径側コイル１２−１においては、第１屈曲領域Ｋ１と第２屈曲領域Ｋ２との２ヶ所で環状コア１１の周方向内向きに延出部Ｈを屈曲させる構成としてある。
【００８３】
また、環状コア１１の径方向の外径側に配置される外径側コイル１２−２においては、第１屈曲領域Ｋ１の１ヶ所で環状コア１１の周方向内向きに延出部Ｈを屈曲させる構成としてある。
【００８４】
また、内径側コイル１２−１における第１屈曲領域Ｋ１と、外径側コイル１２−２における第１屈曲領域Ｋ１とのコイルの屈曲角度を同一角度である角度Θ１としてある。更に内径側コイル１２−１においては、第２屈曲領域Ｋ２のコイルの屈曲角度である角度Θ２を第１屈曲領域Ｋ１のコイルの屈曲角度である角度Θ１よりも大きい角度とする構成としてある。
【００８５】
なお、角度Θ１は、９５度〜１５０度程度、より好ましくは１０５度〜１２５度程度とすることが望ましい。９５度未満であるとコイルエンド部Ｅでコイル同士の干渉が起こり配列ができないからであり、１５０度を超えるとコア端面とコイル間にデッドスペースが大きくなり、モータ軸長方向の寸法が増大してしまうからである。
【００８６】
また、角度Θ２は、１００度〜１６０度程度、より好ましくは１１０度〜１３０度程度とすることが望ましい。１００度未満であると同一コイルの他端部分と干渉しやすくなるからであり、１６０度を超えるとコイル先端の接合長さが短くなるからである。
【００８７】
また、図示していないが、接合用先端部Ｓと反対側のコイルエンド部Ｅ１には、隣接するスロット部１１ｃに収容されるセグメントコイル１２同士の接触を回避するために、セグメントコイル１２を屈曲してなるクランク部を形成してある。
【００８８】
なお、セグメントコイル１２を形成する素線Ｒとしては、タフピッチ銅、無酸素銅等、セグメントコイルを形成する素線として通常用いられるものを用いることができる。本実施形態においては、タフピッチ銅を用いる構成としてある。
【００８９】
また、図７（ａ）に示す素線Ｒの短手方向の長さＤは、１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度、より好ましくは１．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度とすることが望ましい。１．０ｍｍ未満とするとコイル加工において安定した寸法形状が得られ難かったり、ターン数が増えてコストアップの要因になるからであり、２．０ｍｍを超えると接合スペースが減少するからである。
また、図７（ａ）に示す素線Ｒの長手方向の長さＦは、２．５ｍｍ〜５．０ｍｍ程度、より好ましくは３．０ｍｍ〜４．０ｍｍ程度とすることが望ましい。２．５ｍｍ未満とすると縦横比が小さくなり線材や組み付けの生産性が低下するからであり、５．０ｍｍを超えると幅広になり、コイル曲げ加工が難しくなったり、接合部の径方向寸法が増大するからである。
【００９０】
また、本実施形態においては、図７に示すように、セグメントコイル１２を形成する絶縁層Ｚの構成を、ストレート部Ｃと、コイルエンド部Ｅ１及びコイルエンド部Ｅ２とで異なる構成としてある。
より具体的には、ストレート部Ｃにおいては、図７（ａ）に示すように、素線Ｒの表面にベース絶縁層Ｚ１だけを被覆させることで絶縁層Ｚを形成する構成としてある。
【００９１】
これに対してコイルエンド部Ｅ１及びコイルエンド部Ｅ２の所定領域においては、図７（ｂ）に示すように、素線Ｒの表面にベース絶縁層Ｚ１を被覆させると共に、ベース絶縁層Ｚ１の表面に更に付加絶縁層Ｚ２を被覆させることで絶縁層Ｚを形成する構成としてある。
【００９２】
つまり、コイルエンド部Ｅ１及びコイルエンド部Ｅ２の所定領域を構成する絶縁層Ｚの厚みを、ストレート部Ｃを構成する絶縁層Ｚの厚みよりも厚肉とする構成としてある。
なお、ここで「コイルエンド部Ｅ１及びコイルエンド部Ｅ２の所定領域」とは、「コイルエンド部Ｅ１及びコイルエンド部Ｅ２において、隣接するセグメントコイル１２が近接する領域、より具体的には素線Ｒの状態で隣接する素線Ｒ間の距離が数μｍ〜数百μｍ程度となる領域」のことを意味するものとする。
【００９３】
なお、ベース絶縁層Ｚ１の材質としては、ポリアミドイミド、ポリイミド等を用いることができる。またベース絶縁層Ｚ１の厚みはコイルターン間の設計電圧に対応した厚みがあればよく、例えば設計電圧が５００Ｖの場合は、１５μｍ〜３０μｍ程度とすることが望ましく、より好適には１５μｍ〜２５μｍ程度とすることが望ましい。１５μｍ未満では部分放電の発生による皮膜劣化や製造時のピンホール発生確率が増加し、２５μｍを超えるとスロット部１１ｃ内の占積率の低下による発熱増加や外径増大による組み付け性の低下が生じるからである。またその形成方法は、ダイス引き、電着等を用いることができる。なおストレート部Ｃとコイルエンド部Ｅ１及びコイルエンド部Ｅ２のベース絶縁層Ｚ１は、同一工程で一体的に形成することができる。
【００９４】
また、付加絶縁層Ｚ２の材質としては、ポリアミドイミドやポリイミドを代表とするスーパーエンジニアリングプラスチック材料、或いはエンジニアリングプラスチックに無機フィラーを混合した材料等用いることができる。またその形成方法としては、粉体塗装、テープの貼り付け、ディップ、スプレー塗装、インサート式射出成形、押し出し成形、熱収縮チューブ等を用いることができる。
【００９５】
また、モータ相間の電圧は、インバータサージ等の影響により、入力電圧の約２倍のピーク電圧が印加されることから、付加絶縁層Ｚ２の厚みは、例えば、設計電圧が１０００Ｖの場合は、４０μｍ〜２００μｍ程度とすることが望ましく、より好ましくは８０μｍ〜１２０μｍ程度とすることが望ましい。４０μｍ未満では部分放電による皮膜劣化が発生し、２００μｍを超えるとコイルエンド部Ｅ１及びコイルエンド部Ｅ２の線間距離増加による寸法増大を招くからである。
【００９６】
また、図示はしないが、上記斜辺部に、ステータの周方向に沿う所定の曲げ加工が施されている。上記ステータの周方向に沿う所定の曲げ加工の形態は特に限定されることはない。例えば、斜辺部が１又は２以上の個所で屈曲されて略折れ線状となる曲げ加工や、曲率半径の中心や曲率が変化する曲げ加工を施すことができる。
【００９７】
本実施形態においては、このような構成からなるセグメントコイル１２が以下に述べる構成で環状コア１１に組み付けられている。
つまり、図１に簡略化して示すように、同じスロット部１１ｃに収容される所定数（本実施形態においては４本）のセグメントコイル１２のうち、環状コア１１の径方向に隣接するセグメントコイル１２が、それぞれの接合用先端部Ｓで接合されることで、４本のセグメントコイル１２からなる第１巻回コイル１２ａが形成される。
【００９８】
更に、図１に示すように、４本のセグメントコイル１２からなる第１巻回コイル１２ａ〜第４巻回コイル１２ｄが、それぞれの接合用先端部Ｓで直列接続されると共に、直列接続される第１巻回コイル１２ａ〜第４巻回コイル１２ｄが一対並列接続されることで、Ｕ相が形成される。また詳しくは図示していないが、Ｕ相の構成と同様の構成でＶ相、Ｗ相が形成される。
【００９９】
このような構成からなるＵ相、Ｖ相、Ｗ相を形成するセグメントコイル１２が仮組みされた状態で所定のスロット部１１ｃに収容された後、相互に接合されるべき接合用先端部Ｓ同士が接合されることで、セグメントコイル１２が整列配置された状態で環状コア１１に組み付けられる。
【０１００】
以上の構成により、図３と、図４に一部を示すステータ１０が形成されている。またこのステータ１０と図示しないロータとを組み合わせることでモータ１が形成されている。
【０１０１】
また、図１に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相を構成するセグメントコイル１２の一端（本実施形態においては第１巻回コイル１２ａ）は、高圧ケーブル６と接続される入力端子１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗとなり、他端（本実施形態においては第４巻回コイル１２ｄ）は、中性点１２ＵＮ、１２ＶＮ、１２ＷＮとなっている。
なお、接合用先端部Ｓの接合方法としては、抵抗溶接等の溶接や、超音波接合、冷間圧接等の固相接合等を用いることができる。本実施形態においては、相互に接合すべき接合用先端部Ｓを固相接合たる超音波接合で接合する構成としてある。
【０１０２】
このような構成からなる本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２、セグメントコイル１２を用いてなるステータ１０、ステータ１０を用いてなるモータ１は以下の効果を奏する。
【０１０３】
接合用先端部Ｓの構成を、コイルエンド部Ｅ２の端部を捻じることで、環状コア１１の軸方向から見たときに、その接合面Ｓ１が環状コア１１の径方向に対して平行となるような構成とすることで、図８に示すように、複数のセグメントコイル１２を環状コア１１に整列配置させた際に、接合用先端部Ｓの加圧方向を環状コア１１の周方向（図８において白抜き矢印で示す方向）にとることができる。よって隣接するスロット部１１ｃ間に形成される空間Ｌ（隙間）を有効に利用して接合用先端部Ｓの接合を行うことができる。
従って、接合用先端部Ｓの加圧方向に十分なスペースを確保することができ、接合用先端部Ｓの接合工程の作業性を向上させることができる。より具体的には、隣接するスロット部１１ｃ間に形成される空間Ｌへの接合用治具３０（本実施形態においては超音波治具）の出し入れの容易化や相互に接合する接合用先端部Ｓの把持精度の向上等を実現することができる。
従って、隣接するセグメントコイル１２の効率的な接合を実現可能とすることができる。
【０１０４】
また、接合用先端部Ｓの接合面Ｓ１を環状コア１１の径方向に対して平行となるように構成することで、複数のセグメントコイル１２を環状コア１１に整列配置させた際に、隣接するスロット部１１ｃ間に形成される空間Ｌ（隙間）を効果的に増大させることができ、放熱性の良いステータ１０、モータ１とすることができる。
【０１０５】
また、環状コア１１のスロット部１１ｃにセグメントコイル１２を整列配置させた際に、隣接する接合用先端部Ｓ（同じセグメントコイル１２に備える一対の接合用先端部Ｓ）が環状コア１１の径方向の内径側と外径側とにズレを持って配置されるように構成することで、図８に示すように、複数のセグメントコイル１２を環状コア１１に整列配置させるだけで、同一スロット部１１ｃ内に配置される複数のセグメントコイル１２において、相互に接合される接合用先端部Ｓの接合面Ｓ１を対向させた状態で配置することができる。
【０１０６】
更に、接合面Ｓ１を環状コア１１の径方向に対して平行とすることで、図８に示すように、相互に接合される複数組の接合用先端部Ｓの接合面Ｓ１を環状コア１１の径方向に一列に配置することができる。
【０１０７】
加えて、既述したように、隣接するスロット部１１ｃ間に形成される空間Ｌ（隙間）を有効に利用して接合用先端部Ｓの接合を行うことができることから、図８に示すように、相互に接合すべき複数組の接合用先端部Ｓを接合用治具３０で同時に（一括させて）挟み込むことができ、複数組の接合用先端部Ｓの接合を同時に行うことができる。つまり複数組の接合用先端部Ｓの多点同時接合を実現可能とすることができる。
よって、接合用先端部Ｓの接合工程の作業性を一段と効果的に向上させることができる。
従って、隣接するセグメントコイル１２の効率的な接合を一段と実現可能とすることができ、製造効率の良いステータ１０、モータ１とすることができる。
【０１０８】
また、内径側コイル１２−１においては、第１屈曲領域Ｋ１と第２屈曲領域Ｋ２との２ヶ所で環状コア１１の周方向内向きに延出部Ｈを屈曲させると共に、外径側コイル１２−２においては、第１屈曲領域Ｋ１の１ヶ所で環状コア１１の周方向内向きに延出部Ｈを屈曲させる構成とし、更に内径側コイル１２−１における第１屈曲領域Ｋ１のコイルの屈曲角度と、外径側コイル１２−２における第１屈曲領域Ｋ１のコイルの屈曲角度とを共に角度Θ１とし、且つ内径側コイル１２−１においては、角度Θ２を角度Θ１よりも大きい角度とする構成とすることで、図６に示すように、内径側コイル１２−１の接合用先端部Ｓと、外径側コイル１２−２の接合用先端部Ｓとに、環状コア１１の軸方向でズレを形成することができる。
【０１０９】
より具体的には、内径側コイル１２−１と、外径側コイル１２−２とは、同一角度である角度Θ１でコイル（延出部Ｈ）を環状コア１１の周方向内側に屈曲させる構成であることから、本来的には図６に仮想線（１点鎖線）で示すように、内径側コイル１２−１の接合用先端部Ｓと、外径側コイル１２−２の接合用先端部Ｓとは、環状コア１１の軸方向でズレが生じることがないところ、内径側コイル１２−１を、角度Θ２で更に屈曲させることで、図６に示すように、内径側コイル１２−１の接合用先端部Ｓを、外径側コイル１２−２の接合用先端部Ｓよりも環状コア１１の軸方向において下方に配置させることができる。
よって、複数のセグメントコイル１２を環状コア１１に整列配置させた際、図９（ａ）に簡略化して示すように、まず、同じセグメントコイル１２における一対の接合用先端部Ｓ間（図９（ａ）に破線の円で示す部分）に空間Ｐ（隙間）を形成することができる。よって一対の接合用先端部Ｓ同士が接触することを防止することができる。
【０１１０】
加えて、隣接するスロット部１１ｃに配置されるセグメントコイル１２間（図９（ａ）に破線の四角で示す部分）に空間Ｑ（隙間）を形成することができる。よって隣接するセグメントコイル１２同士が接触することを防止することができる。より具体的には図９（ａ）に示すように、第１のセグメントコイル４０と、第２のセグメントコイル５０と、第３のセグメントコイル６０（内径側コイル１２−２は図示しない）とが配置された状態において、第１のセグメントコイル４０の内径側コイル１２−１と、第３のセグメントコイル６０の外径側コイル１２−２とが接触することを効果的に防止することができる。
【０１１１】
なお、図９においては、第２のセグメントコイル５０と第３のセグメントコイル６０とが同一のスロット部（図示しない）に配置されていると共に、第２のセグメントコイル５０の内径側コイル１２−１と、第３のセグメントコイル６０の外径側コイル１２−２とが相互に超音波接合されるものであることを示すものとする。また第１のセグメントコイル４０は、第２のセグメントコイル５０及び第３のセグメントコイル６０が配置されるスロット部１１ｃの隣のスロット部１１ｃに配置されるセグメントコイル１２を示すものとする。
【０１１２】
つまり、図９（ｂ）に示す比較例１のように、内径側コイル１２−１において、角度Θ１（図６に示す）の角度を本実施形態におけるものよりも小さい角度とした場合、隣接するスロット部１１ｃに配置されるセグメントコイル１２間（図９（ｂ）に破線の四角で示す部分）に空間Ｑを形成することができるものの、同じセグメントコイル１２における一対の接合用先端部Ｓ間（図９（ｂ）に破線の円で示す部分）に空間Ｐを形成することができない。
よって、一対の接合用先端部Ｓ同士が接触することになる。
【０１１３】
また、図９（ｃ）に示す比較例２のように、内径側コイル１２−１において、角度Θ１（図６に示す）の角度を本実施形態におけるものよりも大きい角度とした場合、同じセグメントコイル１２における一対の接合用先端部Ｓ間（図９（ｃ）に破線の円で示す部分）に空間Ｐを形成することができるものの、隣接するスロット部１１ｃに配置されるセグメントコイル１２間（図９（ｃ）に破線の四角で示す部分）に空間Ｑを形成することができない。
よって、隣接するスロット部１１ｃに配置されるセグメントコイル１２同士が接触することになる。
【０１１４】
従って、本実施形態の構成とすることで、同じセグメントコイル１２における一対の接合用先端部Ｓ間においては空間Ｐを、隣接するスロット部１１ｃに配置されるセグメントコイル１２間においては空間Ｑを同時に形成することができる。
つまり、角度Θ１によって隣接するスロット部１１ｃに配置されるセグメントコイル１２間におけるコイルの接触を回避できると共に、角度Θ２によって同じセグメントコイル１２における一対の接合用先端部Ｓ間におけるコイルの接触を回避できる。
【０１１５】
従って、複数のセグメントコイル１２を環状コア１１に整列配置させた際に、隣接するスロット部１１ｃに配置されるセグメントコイル１２間と、同じセグメントコイル１２における一対の接合用先端部Ｓ間との両方においてコイルが接触することを防止することができる。更に接合用先端部Ｓと反対側のコイルエンド部Ｅに、クランク部を形成する構成とすることで、接合用先端部Ｓと反対側のコイルエンド部Ｅにおいても隣接するスロット部１１ｃに収容されるセグメントコイル１２同士の接触を回避することができる。
従って電気的な接続信頼性の高いステータ１０、モータ１とすることができる。
【０１１６】
また、相互に接合すべき接合用先端部Ｓを固相接合たる超音波接合で接合させる構成とすることで、接合工程の作業時間を短縮化させることができ、一段と製造効率の良いステータ１０、モータ１とすることができる。また固相接合とすることで、熱影響が少ないことから耐熱性の低い安価な導体、皮膜材料を使用することが可能になる。
【０１１７】
また、セグメントコイル１２を構成する素線Ｒとしてタフピッチ銅を用いる構成とすることで、電気伝導性、熱伝導性に優れると共に、加工性の良いセグメントコイル１２とすることができる。また製造コストの省コスト化を図ることができるセグメントコイル１２、ステータ１０、モータ１とすることができる。
【０１１８】
また、ストレート部Ｃにおいては、素線Ｒの表面にベース絶縁層Ｚ１だけを形成すると共に、絶縁層Ｚ１の厚みを設計電圧が５００Ｖの場合には、１５μｍ〜３０μｍ程度とすることで、スロット部１１ｃ内における占積率を効果的に向上させることができるセグメントコイル１２とすることができる。よって高効率なステータ１０及びモータ１とすることができる。
【０１１９】
また、コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２の所定領域においては、設計電圧が１０００Ｖの場合には、素線Ｒの表面に厚みが１５μｍ〜３０μｍ程度のベース絶縁層Ｚ１を形成すると共に、ベース絶縁層Ｚ１の表面に更に厚みが４０μｍ〜２００μｍ程度の付加絶縁層Ｚ２を形成することで、隣接するセグメントコイル１２が近接する領域、より具体的には隣接する素線Ｒ間の距離が数μｍ〜数百μｍ程度となることでコロナ放電が発生し易く、絶縁層Ｚの劣化が生じ易い領域において、絶縁層Ｚに劣化が生じることを効果的に防止することができるセグメントコイル１２とすることができる。よって、良好な絶縁性を維持することができるステータ１０及びモータ１とすることができる。
【０１２０】
つまり、コイル１２における絶縁層Ｚの厚みにバリエーションを持たせることができる。より具体的には、占積率を向上させたいストレート部Ｃでは絶縁層Ｚの厚みを薄くすることができると共に、コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２においてコロナ放電に伴う絶縁劣化を防止したい領域においては絶縁層Ｚの厚みを厚くすることができる。このような構成とすることで、厚みを厚肉にする必要があるコイルエンド部Ｅの所定領域の厚みに合わせて素線Ｒの表面に絶縁層Ｚを一体的に形成する場合に比べて、製造コストの省コスト化を図ることができる。
従って、スロット部１１ｃ内における占積率の向上と、特にコイルエンド部Ｅにおける絶縁層Ｚの劣化の防止とを同時に実現することができると共に、製造コストの省コスト化を図ることができるセグメントコイル１２、ステータ１０、モータ１とすることができる。
【０１２１】
つまり、図１１〜図１３に示すように、環状コア２１のスロット部２１ｃに整列配置される従来のセグメントコイル２２は、接合用先端部Ｓの接合面Ｓ１を、環状コア２１の径方向に対して直交するように構成してあるものが一般的であった。
よって、このような従来のセグメントコイル２２を用いてなるステータ２０においては、図１３に示すように、複数のセグメントコイル２２を環状コア２１に整列配置させた際、相互に接合させる接合面Ｓ１の加圧方向が環状コア２１の径方向（図１３において白抜き矢印で示す方向）となる。
【０１２２】
よって、隣接する接合用先端部Ｓにおいて、環状コア２１の径方向に形成される空間Ｍ（隙間）は狭小なものであることから、接合用先端部Ｓの加圧方向に十分なスペースを確保することができず、接合用先端部Ｓの接合工程の作業性が悪いという問題があった。
より具体的には図１３に示すように、接合用先端部Ｓの接合方法が、相互に接合させる一対の接合用先端部Ｓを一組ずつ環状コア２１の径方向の内側と外側とで接合用治具３０で固定し、一組ずつ接合する、いわゆる単点接合に制限されることなり、接合工程が煩雑となると共に、作業性が悪いという問題があった。また環状コア２１の径方向において隣接する接合用先端部Ｓ間に形成される空間Ｍが狭小なものとなることで、接合用治具３０の位置決め精度が厳しく、作業効率が悪いという問題があった。
【０１２３】
また、このような従来のセグメントコイル２２においては、図１２に示すように、ストレート部Ｃ及びコイルエンド部Ｅにおいて、素線Ｒの表面全体に均一な厚みの絶縁層Ｚを形成することで、厚みに厚薄がないセグメントコイル２２とするものが一般的であった。
つまりコロナ放電に伴う絶縁層Ｚの劣化を防止するために、絶縁層Ｚの厚みを厚肉にする必要があるコイルエンド部Ｅの厚みに合わせて素線Ｒの表面に厚みが均一な絶縁層Ｚを一体的に形成する構成であった。
よって、絶縁層Ｚの厚みを厚肉にする必要がないストレート部Ｃにおいても絶縁層Ｚの厚みが厚肉になることで、スロット部内における占積率を向上させることができないと共に、製造コストの省コスト化を図ることができないという問題があった。
【０１２４】
よって、本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２、ステータ１０の構成とすることで、接合用先端部Ｓの接合工程の作業性を向上させることができると共に、複数組の接合用先端部Ｓの多点同時接合を実現可能とすることができる。
また、スロット部１１ｃ内における占積率の向上と、特にコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２における絶縁層Ｚの劣化の防止とを同時に実現することができると共に、製造コストを効果的に抑えることができるセグメントコイル１２及びステータ１０、それらを用いたモータ１とすることができる。
【０１２５】
次に、図１０を参照して、本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２、セグメントコイル１２を用いてなるステータ１０、ステータ１０を用いてなるモータ１の製造方法を説明する。
【０１２６】
まず、図１０（ａ）を参照して、絶縁層が形成されていない状態の平角線からなる素線Ｒを準備する。なお本実施形態においては、タフピッチ銅からなる素線Ｒを用いる構成としてある。
【０１２７】
次に、図１０（ｂ）を参照して、コイル体形成工程により、図示しない折り曲げ治具を用いて平角線からなる素線Ｒを略Ｕ字状に屈曲させることで、素線Ｒをいわゆるセグメントコイルの形状をなすコイル体Ｂに加工する。
この際、図１０（ｂ）に示す仮想線（１点鎖線）で２分割されるコイルの左右何れか片側において、接合用先端部Ｓを除く部分のコイルを環状コア１１の径方向の内径側若しくは外径側に屈曲させる（図示しない）ことで、２分割されるコイルに段差を形成する。
【０１２８】
これにより、環状コア１１のスロット部１１ｃにセグメントコイル１２を整列配置させた際に、隣接する接合用先端部Ｓ（同じセグメントコイル１２に備える一対の接合用先端部Ｓ）を環状コア１１の径方向の内径側と外径側とにズレを持って配置させることができる。
【０１２９】
また、図６に示すように、内径側コイル１２−１においては、第１屈曲領域Ｋ１と第２屈曲領域Ｋ２との２ヶ所で環状コア１１の周方向内向きに延出部Ｈを屈曲させると共に、外径側コイル１２−２においては、第１屈曲領域Ｋ１の１ヶ所で環状コア１１の周方向内向きに延出部Ｈを屈曲させる。
なお、図６に示す第１屈曲領域Ｋ１の屈曲角度Θ１は、９５度〜１５０度程度、より好ましくは１０５度〜１２５度程度、第２屈曲領域Ｋ２の屈曲角度Θ２は、１００度〜１６０度程度、より好ましくは１１０度〜１３０度程度とすることが望ましい。
また、図示しない折り曲げ治具を用いて、コイル体Ｂにクランク部（図示しない）を形成する。
【０１３０】
更に、このコイル体形成工程においては、接合用先端部形成工程により、コイル体Ｂのコイルエンド部Ｅ４の一対の端部を環状コア１１の径方向の外径側へ９０度捻る（屈曲させる）ことで、コイルエンド部Ｅ４の先端に、環状コア１１の軸方向から見たときに、他のセグメントコイルと接合するための接合面Ｓ１が環状コア１１の径方向に対して平行で、且つ環状コア１１の周方向の所定位置に配置される一対の接合用先端部Ｓを形成する。
【０１３１】
次に、図示していないが、絶縁層形成工程におけるベース絶縁層形成工程により、コイル体Ｂにおいて、接合用先端部Ｓを除く表面全体に絶縁物を均一な厚みで被覆させることで、コイル体Ｂの表面に均一な厚みからなるベース絶縁層Ｚ１を一体的に形成する。なおこの際、ベース絶縁層Ｚ１の厚みは、設計電圧が５００Ｖの場合には、１５μｍ〜３０μｍ程度、より好ましくは１５μｍ〜２５μｍ程度とすることが望ましい。
【０１３２】
次に、図示していないが、絶縁層形成工程における付加絶縁層形成工程により、コイル体Ｂのコイルエンド部Ｅ３、Ｅ４のうち、所定領域にベース絶縁層Ｚ１と同一の絶縁物を均一な厚みで被覆させることで、付加絶縁層Ｚ２を形成する。
なおこの際、付加絶縁層Ｚ２の厚みは、設計電圧が１０００Ｖの場合には、４０μｍ〜２００μｍ、より好ましくは８０μｍ〜１２０μｍ程度とすることが望ましい。
【０１３３】
以上の工程により、コイル体Ｂの表面に絶縁層Ｚが形成される。これによって本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２が形成される。
【０１３４】
次に、図１０（ｃ）に簡略化して示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を構成するセグメントコイル１２の仮組みを行う。
【０１３５】
次に、図１０（ｄ）に簡略化して示すように、仮組みされた状態のセグメントコイル１２を環状コア１１のスロット部１１ｃに組み付ける。
【０１３６】
次に、同じスロット部１１ｃ内に組み付けられているＵ相、Ｖ相、Ｗ相を構成する各セグメントコイル１２の接合用先端部Ｓを超音波接合により接合する。
より具体的には、図８に示すように、複数組の相互に接合される接合用先端部Ｓを、接合用治具３０で同時に挟み込んだ状態で超音波接合させる。
【０１３７】
これにより、各相における第１巻回コイル１２ａ〜第４巻回コイル１２ｄが形成される。
【０１３８】
次に、図示していないが、各相における第１巻回コイル１２ａ〜第４巻回コイル１２ｄを渡り線により直列接続させると共に、一対の第１巻回コイル１２ａ〜第４巻回コイル１２ｄを並列接続させる。
【０１３９】
以上の工程により、本発明の実施形態に係るステータ１０が形成される。
このように形成されるステータ１０と、図示しないロータとを組み合わせることで、モータ１が形成される。
【０１４０】
このような構成からなる本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２及びセグメントコイル１２を用いてなるステータ１０、そのステータ１０を用いてなるモータ１の製造方法は、以下の効果を奏する。
【０１４１】
接合用先端部Ｓの構成を、環状コア１１の軸方向から見たときに、接合面Ｓ１が環状コア１１の径方向に対して平行であり、且つ環状コア１１の周方向の所定位置に配置される構成とすることで、図８に示すように、複数のセグメントコイル１２を環状コア１１に整列配置させた際に、接合用先端部Ｓの加圧方向を環状コア１１の周方向（図８において白抜き矢印で示す方向）にとることができる。よって隣接するスロット部１１ｃ間に形成される空間Ｌ（隙間）を有効に利用して接合用先端部Ｓの接合を行うことができる。
【０１４２】
従って、接合用先端部Ｓの加圧方向に十分なスペースを確保することができ、接合用先端部Ｓの接合工程の作業性を向上させることができる。より具体的には隣接するスロット部１１ｃ間に形成される空間Ｌへの接合用治具３０の出し入れの容易化や相互に接合する接合用先端部Ｓの把持精度の向上等を実現することができる。
従って、隣接するセグメントコイル１２の効率的な接合を実現可能とすることができるセグメントコイル１２を製造することができる。よって製造効率の良いステータ１０、モータ１の製造方法とすることができる。
【０１４３】
また、接合用先端部Ｓの接合面Ｓ１を環状コア１１の径方向に対して平行となるように構成することで、複数のセグメントコイル１２を環状コア１１に整列配置させた際に、隣接するスロット部１１ｃ間に形成される空間Ｌ（隙間）を効果的に増大させることができるセグメントコイル１２を製造することができる。よって放熱性の良いステータ１０、モータ１を製造することができる。
【０１４４】
また、環状コア１１の周方向の所定位置に配置されるように接合用先端部Ｓを形成すると共に、環状コア１１のスロット部１１ｃにセグメントコイル１２を整列配置させた際に、隣接する接合用先端部Ｓ（同じセグメントコイル１２に備える一対の接合用先端部Ｓ）が環状コア１１の径方向の内径側と外径側とにズレを持って配置されるように構成することで、図８に示すように、複数のセグメントコイル１２を環状コア１１に整列配置させるだけで、同一スロット部１１ｃ内に配置される複数のセグメントコイル１２において、相互に接合される接合用先端部Ｓの接合面Ｓ１を対向させた状態で配置することができる。
【０１４５】
更に、接合面Ｓ１を環状コア１１の径方向に対して平行とすることで、図８に示すように、相互に接合される複数組の接合用先端部Ｓの接合面Ｓ１を環状コア１１の径方向に一列に配置することができる。加えて、既述したように、隣接するスロット部１１ｃ間に形成される空間Ｌ（隙間）を有効に利用して接合用先端部Ｓの接合を行うことができることから、図８に示すように、相互に接合すべき複数組の接合用先端部Ｓを接合用治具３０（本実施形態においては超音波治具）で同時に（一括させて）挟み込むことができ、複数組の接合用先端部Ｓの接合を同時に行うことができる。つまり、複数組の接合用先端部Ｓの多点同時接合を実現可能とすることができる。
よって、接合用先端部Ｓの接合工程の作業性を一段と効果的に向上させることができる。
従って、隣接するセグメントコイル１２の効率的な接合を一段と実現可能とすることができるセグメントコイル１２を製造することができる。よって、製造効率の良いステータ１０、モータ１の製造方法とすることができる。
【０１４６】
また、内径側コイル１２−１においては、第１屈曲領域Ｋ１と第２屈曲領域Ｋ２との２ヶ所で環状コア１１の周方向内向きに延出部Ｈを屈曲させると共に、外径側コイル１２−２においては、第１屈曲領域Ｋ１の１ヶ所で環状コア１１の周方向内向きに延出部Ｈを屈曲させる構成とし、更に、内径側コイル１２−１における第１屈曲領域Ｋ１のコイルの屈曲角度と、外径側コイル１２−２における第１屈曲領域Ｋ１のコイルの屈曲角度とを共に角度Θ１とし、且つ内径側コイル１２−１においては、角度Θ２を角度Θ１よりも大きい角度とする構成とすることで、図６に示すように、内径側コイル１２−１の接合用先端部Ｓと、外径側コイル１２−２の接合用先端部Ｓとで、環状コア１１の軸方向でズレを形成することができる。
【０１４７】
従って、既述したように、複数のセグメントコイル１２を環状コア１１に整列配置させた際に、隣接するスロット部１１ｃに配置されるセグメントコイル１２間と、同じセグメントコイル１２における一対の接合用先端部Ｓ間との両方においてコイルが接触することを防止することができる。更に、接合用先端部Ｓと反対側のコイルエンド部Ｅに、クランク部を形成する構成とすることで、接合用先端部Ｓと反対側のコイルエンド部Ｅにおいても隣接するスロット部１１ｃに収容されるセグメントコイル１２同士の接触を回避することができる。
従って、電気的な接続信頼性の高いステータ１０、モータ１を実現可能なセグメントコイル１２を製造することができる。
【０１４８】
また、相互に接合すべき接合用先端部Ｓを固相接合たる超音波接合で接合させる構成とすることで、接合工程の作業時間を短縮化させることができ、一段と製造効率の良いステータ１０、モータ１の製造方法とすることができる。
【０１４９】
また、セグメントコイル１２を構成する素線Ｒとしてタフピッチ銅を用いる構成とすることで、電気伝導性、熱伝導性に優れると共に、加工性の良いセグメントコイル１２とすることができる。よって、電気的な接続信頼性が高いステータ１０、モータ１を製造することができると共に、製造工程の効率化を実現可能なステータ１０、モータ１の製造方法とすることができる。また、製造コストの省コスト化を図ることができるセグメントコイル１２、ステータ１０、モータ１の製造方法とすることができる。
【０１５０】
また、ストレート部Ｃにおいては、素線Ｒの表面にベース絶縁層Ｚ１だけを形成すると共に、絶縁層Ｚ１の厚みを設計電圧が５００Ｖの場合には、１５μｍ〜３０μｍ程度とすることで、スロット部１１ｃ内における占積率を効果的に向上させることができるセグメントコイル１２を製造することができる。よって、高効率なステータ１０及びモータ１を製造することができる。
【０１５１】
また、コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２の所定領域においては、設計電圧が１０００Ｖの場合には、素線Ｒの表面に厚みが１５μｍ〜３０μｍ程度のベース絶縁層Ｚ１を形成すると共に、ベース絶縁層Ｚ１の表面に更に厚みが４０μｍ〜２００μｍ程度の付加絶縁層Ｚ２を形成することで、隣接するセグメントコイル１２が近接する領域、より具体的には隣接する素線Ｒ間の距離が数μｍ〜数百μｍ程度となることでコロナ放電が発生し易く、絶縁層Ｚの劣化が生じ易い領域において、絶縁層Ｚに劣化が生じることを効果的に防止することができるセグメントコイル１２を製造することができる。よって、良好な絶縁性を維持することができるステータ１０、モータ１を製造することができる。
【０１５２】
つまり、セグメントコイル１２における絶縁層Ｚの厚みにバリエーションを持たせることができる。より具体的には、占積率を向上させたいストレート部Ｃでは絶縁層Ｚの厚みを薄くすることができると共に、コイルエンド部Ｅにおいてコロナ放電に伴う絶縁劣化を防止したい領域においては絶縁層Ｚの厚みを厚くすることができる。このような構成とすることで、厚みを厚肉にする必要があるコイルエンド部Ｅの所定領域の厚みに合わせて素線Ｒの表面に絶縁層Ｚを一体的に形成する場合に比べて、製造コストを効果的に抑えることができるセグメントコイル１２、ステータ１０、及びそれらを用いたモータ１の製造方法とすることができる。
従って、スロット部１１ｃ内における占積率の向上と、特にコイルエンド部Ｅにおける絶縁層Ｚの劣化の防止とを同時に実現することができると共に、製造コストを効果的に抑えることができるセグメントコイル１２、ステータ１０、モータ１の製造方法とすることができる。
【０１５３】
なお、本実施形態においては、接合用先端部Ｓを除く部分におけるコイルを環状コア１１の径方向の内径側若しくは外径側に屈曲させることで、図５（ａ）に示す仮想線（１点鎖線）で２分割されるコイルの左右において段差を形成し、これによって一対の接合用先端部Ｓに環状コア１１の径方向においてズレを生じさせる構成としたが、一対の接合用先端部Ｓに環状コア１１の径方向においてズレを生じさせる方法は必ずしもこのような構成に限るものではない。
【０１５４】
例えば、図５（ａ）に示す仮想線（１点鎖線）で２分割されるコイルの左右において、環状コア１１の径方向で段差を形成することなく、一対の接合用先端部Ｓの捻じり方向（屈曲方向）をそれぞれ異ならせることで、一対の接合用先端部Ｓに環状コア１１の径方向においてズレを生じさせる構成としてもよい。より具体的には、一対の接合用先端部Ｓの何れか一方においては内径側コイル面Ｎが環状コア１１の周方向内側に配置されると共に、残る他方においては内径側コイル面Ｎが環状コア１１の周方向外側に配置されるようにコイルエンド部Ｅ４の端部を９０度捻じる（屈曲させる）ことで、一対の接合用先端部Ｓに環状コア１１の径方向においてズレを生じさせる構成としてもよい。つまり、コイルエンド部Ｅ４の一対の端部を、それぞれ環状コア１１の径方向の異なる方向へ９０度捻じる（屈曲させる）ことで一対の接合用先端部Ｓに環状コア１１の径方向においてズレを生じさせる構成としてもよい。
【０１５５】
また、複数のセグメントコイル１２を環状コア１１に整列配置させた際に、同じセグメントコイル１２における一対の接合用先端部Ｓ間と、隣接するスロット部１１ｃに配置されるセグメントコイル１２のコイルエンド部間との両方においてコイルが接触することを防止することができる構成であれば、内径側コイル１２−１と外径側コイル１２−２における、環状コア１１の周方向内向きへの屈曲回数、屈曲位置、屈曲角度も本実施形態のものに限るものではなく、適宜変更可能である。
【０１５６】
また、本実施形態においては、相互に接合させる接合用先端部Ｓを固相接合たる超音波接合を用いて接合させる構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではない。
例えば、冷間圧接等の他の固相接合や、抵抗溶接等の溶接を用いて相互に接合させる接合用先端部Ｓを接合させる構成としてもよい。
【０１５７】
また、本実施形態においては、ベース絶縁層Ｚ１と付加絶縁層Ｚ２とを同一の絶縁物で形成する構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、ベース絶縁層Ｚ１と付加絶縁層Ｚ２とを異なる絶縁物で形成する構成としてもよい。例えばベース絶縁層Ｚ１を、付加絶縁層Ｚ２よりも安価な絶縁物で形成する構成とすることができる。このような構成とすることで、一段と製造コストを抑えることができるセグメントコイル１２とすることができる。
【０１５８】
また、本実施形態においては図７（ｂ）に示すように、セグメントコイル１２の所定領域において、セグメントコイル１２の全周に付加絶縁層Ｚ２を設ける構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、一対のコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２において、隣接するセグメントコイル１２が近接する領域、より具体的には素線Ｒの状態で隣接する素線Ｒ間の距離が数μｍ〜数百μｍ程度となる部分に付加絶縁層Ｚ２を設ける構成とするものであれば、セグメントコイル１２の外周のうち、一部分のみに付加絶縁層Ｚ２を設けるような構成としてもよい。
【０１５９】
但し、一対のコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２において、付加絶縁層Ｚ２を設ける部分は、前記山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部、又は／及び上記スロットから延出するストレート部分に設けることが望ましい。
なお、ここで「裾部」とは、ストレート部からコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２を構成する斜辺部に移行する曲げ部分のことを意味するものである。
【０１６０】
つまり、付加絶縁層Ｚ２に亀裂や剥離が生じることを防止するためには、曲げ加工が施されていない部分又は大きな曲率半径で曲げ加工された部分の所定領域に付加絶縁層Ｚ２を設けるのが好ましい。
例えば、コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２を山形に形成した場合、山形の頂部近傍や、山形斜辺からスロット部１１ｃに収容されるストレート部Ｃに移行する山形の裾部近傍では、コイルの矩形断面における長辺の０．５〜３倍の曲率半径の曲げ加工が施される。一方、上記山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部は、コイルの矩形断面における長辺の２０〜６０倍の曲率半径の曲げ加工が施される。また、スロットから延出したところのストレート部分には、曲げ加工が施されていない。
従って、山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部、又は／及びストレート部分に付加絶縁層Ｚ２を設ける構成とすることで、容易且つ確実に付加絶縁層Ｚ２を形成することができると共に、付加絶縁層Ｚ２に亀裂や剥離が生じて絶縁性が低下することを効果的に防止することができる。
【０１６１】
また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を構成するセグメントコイル１２の数、セグメントコイル１２の形状、環状コア１１の形状、モータ１の構成等も本実施形態のものに限るものではなく、適宜変更可能である。
【０１６２】
また、本発明の実施形態においては、コイル体形成工程を行った後に絶縁層形成工程を行う構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではない。
例えば、素線Ｒを準備し、まずベース絶縁層形成工程を行い、その後コイル体形成工程を行い、更にその後に付加絶縁層形成工程を行う構成とすることができる。このような構成とすることで、絶縁性能とコストのバランスがとれた絶縁材料の選択が可能になる。
【０１６３】
次に、図１４〜図１８を参照して、本発明の第２の実施形態に係るセグメントコイルを説明する。
なお、本発明の第２の実施形態に係るセグメントコイルは、以下に述べる付加絶縁層の構成以外は既述したセグメントコイルと同様の構成であることから、セグメントコイルの基本的な構成に関する詳細な説明は省略する。
【０１６４】
図３に示すようなステータ１０の各スロット部１１ｃに装着される代表的な形態のセグメントコイル２０１は、図１４に示すように、上記スロット部１１ｃに収容される一対のストレート部Ｃと、上記スロット部１１ｃの軸方向両端部から延出させられるとともに山形形状を備える一対のコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２とを備える略６角形状に形成されている。コイルエンド部Ｅ２において同一のスロット部１１ｃに装着された隣接するセグメントコイルが接続されるとともに、他のスロットに装着されたセグメントコイルとの接続が行われる。他のスロットに装着されたセグメントコイルとの接続を行うため、ステータの径方向最内側及び最外側に装着されるセグメントコイルにおいては、接続パターンに応じて複数の形態を備えるコイルエンド部が設けられている。以下の説明は、理解を容易にするため、図１４に示す形態のセグメントコイル２０１について行う。
【０１６５】
一方のコイルエンド部Ｅ１は、所定のスロット部１１ｃに収容された一対のストレート部Ｃを掛け渡し状に接続する山形状に形成されている。一方、他方のコイルエンド部Ｅ２には、スロット部１１ｃに隣接して収容されたセグメントコイルとの接続を行うための接合用先端部２０５ａ、２０５ｂが設けられており、接続されたセグメントコイルのコイルエンド部と共働して山形形状が構成される。
【０１６６】
図１５及び図１７に示すように、セグメントコイル２０１Ａ〜２０１Ｅは、矩形断面を備える導電性の素線２０６の上記接合用先端部２０５ａ、２０５ｂを除く外周の全域にベース絶縁層２０７が形成されている。上記ベース絶縁層２０７は、ポリイミド等の曲げ加工に耐える材料を用いて、５〜２５μｍの厚みで、コイル材料２０６の外周全域に均等な厚みで形成されている。
【０１６７】
図１４に示すように、本実施形態に係るセグメントコイル２０１における山形形状に形成されたコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２の一方の斜辺部２１０ａ、２１１ａには、付加絶縁層２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ、２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄが形成されている。なお、上記付加絶縁層を設ける斜辺部は、反対側の斜辺部２１０ｂ、２１１ｂであってもよい。また、上下のコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２において、異なる斜辺部に上記付加絶縁層を設けることができる。なお、一のコイルエンド部においては、各セグメントコイルの同一側の斜辺部に上記付加絶縁層が設けられる。
【０１６８】
本実施形態に係る上記付加絶縁層２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ、２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄは、図１７に示すように、上記ベース絶縁層２０７の上に、絶縁性を有するポリアミドイミド樹脂塗着材を、所定厚みで所定幅の全周に積層塗着して形成されている。上記付加絶縁層２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ、２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄの厚みは特に限定されることはないが、たとえば、対接させられるセグメントコイル間の電圧差等に応じて５０〜２００μｍの厚みで形成することができる。
【０１６９】
本実施形態では、３相交流電動機の各相を構成するコイルのうち、図３に示すステータ１０の径方向最内周側と径方向最外周側に配置されるセグメントコイルを含む各セグメントコイル２０１Ａ〜２０１Ｅのコイルエンド部Ｅ１における山形形状の斜辺部２１０ａ、２１０ｂに、４つのコイルが当接あるいは近接した状態で配列される。
【０１７０】
図１５は、一のセグメントコイル２０１Ａと、このセグメントコイル２０１Ａの一方の斜辺部２１０ａに対接させられるセグメントコイル２０１Ｂ、２０１Ｃ、２０１Ｄ、２０１Ｅを注出して模式的に表した正面図である。
【０１７１】
この図に示すように、一のセグメントコイル２０１Ａの図面の左側斜辺部２１０ａには、隣接する４つのセグメントコイル２０１Ｂ、２０１Ｃ、２０１Ｄ、２０１Ｅの各右側斜辺部２１０ｂが所定の間隔で交差するように対接させられる。
【０１７２】
本実施形態では、上記一のセグメントコイル２０１Ａの左側斜辺部２１０ａにおいて、他のセグメントコイル２０１Ｂ、２０１Ｃ、２０１Ｄ、２０１Ｅが対接させられる部分に上記付加絶縁層２１２ａ〜２１２ｄが形成されている。
【０１７３】
図１６は、図１５におけるＶIII−ＶIII線に沿う断面図である。図１６に示すように、本実施形態では、各セグメントコイルの山形形状をしたコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２の左側斜辺部２１０ａに付加絶縁層２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄが設けられている。上記付加絶縁層２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄによって、対接するセグメントコイル２０１Ｂ、２０１Ｃ、２０１Ｄ、２０１Ｅとの間の隙間が拡大させられて、コイルエンド部Ｅ１において互いに対接するセグメントコイル間の部分放電を防止できる。
【０１７４】
しかも、対接する一方の側のセグメントコイル２０１Ａにのみ付加絶縁層２１２ａ〜２１２ｄが設けられている。このため、ステータを構成するコイル全体として、付加絶縁層２１２ａ〜２１２ｄを設ける領域を小さく設定することが可能となる。また、効率よく部分放電を防止できるとともに、付加絶縁層２１２ａ〜２１２ｄを設けるために必要な材料を削減して製造コストを低減させ、さらに、電動機の重量を削減することもできる。
【０１７５】
スロット部１１ｃに収容される部分には、付加絶縁層が形成されることがないため、スロット部１１ｃ内の導体の断面積を大きく設定することが可能となる。このため、上記スロット部１１ｃ内の占積率を高めることが可能となり、電動機の効率を高めることができる。
【０１７６】
一方、ステータの径方向最外側及び径方向最内側に配置されるセグメントコイル２０１Ｂ、２０１Ｅは、上記径方向の一方の側にのみ隣接するセグメントコイルが配置されるとともに、他のスロットに装着された同相のセグメントコイルと連結されるため、設計によって隣接するセグメントコイルに対接させられる部分が異なる。このこめ、ステータ１０におけるセグメントコイルの構成等に応じて、他のセグメントコイルと対接する部分に付加絶縁層を設ければよい。
【０１７７】
また、本実施形態では、上記付加絶縁層を、コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２において対接するすべてのセグメントコイル間に設けたが、電圧差が大きい異なる相に属するセグメントコイルが対接する部分にのみ上記付加絶縁層を設けることもできる。これにより、付加絶縁層を設ける領域をさらに削減することができる。また、部分放電が生じやすい異なる相に属するセグメントコイル間に付加絶縁層が設けられるため、部分放電をより効果的に防止できる。
【０１７８】
また、図１７に示す実施形態では付加絶縁層２１２ａ〜２１２ｄを、一のセグメントコイル２０１Ａの周囲を、所定幅で囲むように設けたが、他のセグメントコイル２０１Ｂ〜２０１Ｅが対接させられる面にのみに設けることができる。たとえば、図１８に示すように、一のセグメントコイル２０１Ａにおいて、他のセグメントコイル２０１Ｂ〜２０１Ｅが対接させられるステータ１０の径方向内方面及び外方面にのみ、付加絶縁層１１２ａを形成することができる。この構成を採用することにより、付加絶縁層を設ける領域をさらに削減することが可能となる。
【０１７９】
また、本実施形態では、付加絶縁層２１２ａ〜２１２ｄを、絶縁性を有する樹脂塗着材によって形成したが、これに限定されることはない。たとえば、上記付加絶縁層２１２ａ〜２１２ｄを、絶縁性樹脂チューブ材から形成することができる。上記絶縁性チューブ材として、たとえば、住友電気工業製の絶縁性樹脂チューブ材（商標名スミチューブ）等の熱収縮性のあるチューブ材を採用することができる。
【０１８０】
また、上記付加絶縁層２１２ａ〜２１２ｄを、絶縁性樹脂テープ材から形成することができる。たとえば、パーマセル社製の絶縁性樹脂テープ材（商標名カプトンテープ）を採用することができる。
【０１８１】
上記付加絶縁層を設ける範囲も特に限定されることはない。本実施形態では、上記付加絶縁層２１２ａ〜２１２ｄを、一のセグメントコイル２０１Ａの一方の斜辺部２１０ａにおいて、他のセグメントコイル２０１Ｂ〜２０１Ｄが対接させられる部分にのみ形成したが、上記一方の斜辺部２１０ａの全域に形成することもできる。
【０１８２】
上記各セグメントコイル２０１Ａ〜２０１Ｅは、断面積が大きな導体をあらかじめ曲げ加工して形成される。曲げ加工を行う前に上記曲げ加工を行う部位に付加絶縁層を設けると、付加絶縁層に亀裂や剥離が生じて絶縁性が低下する恐れがある。また、曲げ加工を行った後であっても、曲げ加工を行った部位に上記付加絶縁層を設けるのが困難な場合がある。たとえば、上記テープ材やチューブ材を用いて曲げ加工を施した部分に付加絶縁層を形成するのは困難である。このため、フィルム材やチューブ材によって付加絶縁層を形成する場合は、曲げ加工を行なわない部分に付加絶縁層を設けるように構成するのが好ましい。
【０１８３】
次に、図１９〜図２１を参照して、本発明の第３の実施形態に係るセグメントコイルを説明する。
なお、本発明の第３の実施形態に係るセグメントコイルは、以下に述べる絶縁層及び半導電層の構成以外は既述したセグメントコイルと同様の構成であることから、セグメントコイルの基本的な構成に関する詳細な説明は省略する。
【０１８４】
図１９に示すように、本実施形態に係るセグメントコイル３０４、３０５は、矩形断面を備える導電性の素線３０８の外周表面に絶縁層３０９を設けて構成される。
さらに、本実施形態では、絶縁層３０９を設けた各セグメントコイル３０４、３０５の上記スロット部１１ｃから延出するコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２の所定領域に半導電層３０６を設けるとともに、近接して配置されるとともに異なる相に属するセグメントコイル３０４、３０５の上記半導電層３０６、３０６を、少なくとも１点Ｖにおいて接触するように構成している。
【０１８５】
図２１に示すように、上記半導電層３０６は、上記接触点を中心として、セグメントコイルの軸線に沿って両方向に、少なくともセグメントコイルの最大断面幅以上の領域に設けられる。たとえば、矩形断面を有するコイルを採用した場合、上記接触点を中心として、矩形断面の対角線長さ以上の領域に、上記半導電層３０６を設けるのが好ましい。また、本本実施形態では、セグメントコイルの最大断面幅以上で、かつ１００ｍｍ以下の範囲に、上記半導電層３０６を設けている。上記半導電層３０６の厚みは特に限定されることはなく、たとえば、５〜１００μｍの厚みで形成することができる。
【０１８６】
また、図２０に示すように、半導電層３０６は、表面抵抗率が、１×１０３〜１×１０９Ω／ｓｑに設定されるとともに、ＰＦＡやＦＥＰ等のフッ素系樹脂に導電材料を配合した熱収縮チューブを、上記接触点Ｖを中心として２００ｍｍの範囲に装着して構成されている。また、半導電性を有するカプトン粘着テープ（米国デュポン社の登録商標）、アラミド不織布（ニッカン工業株式会社、＃５１８３、６５μｍ）等のテープ材を採用できる。
【０１８７】
上記半導電層３０６は、図２０に示すように、１×１０３〜１×１０９Ω／ｓｑの表面抵抗を備えるため、部分放電開始電圧を１０００Ｖ以上に高めることができる。本実施形態では、上記Ｖの前後１００ｍｍの範囲において、各セグメントコイル３０４、３０５の半導電層３０６、３０６が対向させられているとともに、これら半導電層３０６、３０６間の部分放電開始電圧が１０００Ｖ以上となるように設定している。このため、接触点Ｖの近傍における部分放電防止効果を得ることができるように構成している。
【０１８８】
なお、半導電層を２００ｍｍ以上の領域に設ける場合は、確実な効果を得るために、２００ｍｍごとに接触点Ｖを設定するのが好ましい。上記のように半導電層３０６を設定することにより、これら領域において近接するセグメントコイル３０４、３０５間の部分放電開始電圧を１０００Ｖ以上に高めることができる。
【０１８９】
上記半導電層３０６は、従来の部分放電を防止するために設けられる絶縁層に比べて非常に薄く設定することができる。このため、ステータの重量やコストを増加させることなく、部分放電を効果的に防止することができる。
【０１９０】
次に図２２〜図２６を参照して、本発明の第４の実施形態に係るセグメントコイルを説明する。
なお本発明の第４の実施形態に係るセグメントコイルは、以下に述べる着色識別部の構成以外は既述したセグメントコイルと同様の構成であることから、セグメントコイルの基本的な構成に関する詳細な説明は省略する。
【０１９１】
図２２に示すように、一連に接続されるセグメントコイルＡ１０〜Ａ５０の各接合用先端部５０５ａ、５０５ｂを識別できる第１の着色識別部４５１ｂ、４５２ａ、４５２ｂ、４５３ａ、４５３ｂ、４５４ａ、４５４ｂ、４５５ａが設けられている。基本的に、中間部に位置するセグメントコイルＡ２０〜Ａ４０は、図２３に示すストレート部Ｃが同一のスロットに装着される。一方、ステータの径方向最内側に配置されるセグメントコイルＡ１０とステータの径方向最外側に配置されるセグメントコイルＡ５０の少なくとも一方は、他のスロットに装着されたストレート部から延出するコイルエンド部に接続されている。
【０１９２】
本実施形態に係る上記第１の着色識別部４５１ｂ、４５２ａ、４５２ｂ、４５３ａ、４５３ｂ、４５４ａ、４５４ｂ、４５５ａは、各セグメントコイルＡ１０〜Ａ５０の各接合用先端部５０５ａ、５０５ｂのコイル端面を平坦に形成するとともに、この平坦面に着色塗料を塗着して形成されている。
【０１９３】
上記着色識別部４５１ｂ、４５２ａ、４５２ｂ、４５３ａ、４５３ｂ、４５４ａ、４５４ｂ、４５５ａは、互いに接続される接合用先端部に同じ色彩の塗料を塗着して構成されている。なお、実施形態では、同じ模様が同じ色彩を備えているものとして描いている。すなわち、図２２に示すように、セグメントコイルＡ２０に形成された着色識別部４５２ｂと、セグメントコイルＡ３０に形成された着色識別部４５３ａとに同じ色彩を備えて構成されている。同様に、図２２に示すように、着色識別部４５１ｂ及び着色識別部４５２ａ、着色識別部４５３ｂ及び着色識別部４５４ａ、着色識別部４５４ｂ及び着色識別部４５５ａとに、それぞれ異なる色彩を設けて構成されている。したがって、同じ色彩を施した着色識別部が形成された接合用先端部を溶接や超音波によって接続することにより、同じ相に属する複数のセグメントコイルＡ１０〜Ａ５０が接続されて、一連のコイルが構成される。
【０１９４】
各セグメントコイルの接合用先端部５０５ａ、５０５ｂの端面は、ステータの外方から確実に目視できる部位であり、上記第１の着色識別部をコイル端面に設けることにより、互いに接続すべきセグメントコイルの接合用先端部５０５ａ、５０５ｂを確実に識別して、接続作業を行うことができる。
【０１９５】
しかも、互いに接続されるセグメントコイルの着色識別部は、同じ着色が施されているため、接続後に画像認識装置で上記接合用先端部の端面を観察することによって、同じ着色が施されたセグメントコイルが接続されているか否かを、自動的に判断することも可能となる。このため、ステータの組立作業のみならず検査作業を極めて効率的に行うことが可能となる。
【０１９６】
上記着色識別部を形成する手法は特に限定されることはない。たとえば、着色塗料を塗着することにより上記第１の着色識別部４５１ｂ、４５２ａ、４５２ｂ、４５３ａ、４５３ｂ、４５４ａ、４５４ｂ、４５５ａを形成することができる。
【０１９７】
また、本実施形態では、各スロット部１１ｃに組み付けられるセグメントコイルを識別するための第２の着色識別部４６５Ａ１、４６５Ｂ１、４６５Ｃ１、４６５Ｄ１（図示しない）が、各セグメントコイルＡ１０〜Ａ５０のコイルエンド部Ｅ２の一方の斜辺部に設けられている。上記第２の着色識別部４６５Ａ１、４６５Ｂ１、４６５Ｃ１、４６５Ｄ１は、同じスロットに収容されるセグメントコイルＡ１０〜Ａ４０に、同じ色彩の着色を有する着色層を設けて構成されている。
【０１９８】
上記第２の着色識別部４６５Ａ１、４６５Ｂ１、４６５Ｃ１、４６５Ｄ１を設けることにより、所定のセグメントコイルを所定のスロットに容易に装着することができる。
【０１９９】
さらに、本実施形態では、図２３に示すように、同一のスロットに収容されるセグメントコイルの配列順序を識別することができる配列識別用の第２の着色識別部５７０を設けている。
【０２００】
上記配列識別用の第２の着色識別部５７０は、上記スロット識別用の第２の着色識別部４６５Ａ１、４６５Ｂ１、４６５Ｃ１、４６５Ｄ１を設けたコイルエンド部Ｅ２と反対側のコイルエンド部Ｅ１に独立して設けられている。上記配列識別用の第２の着色識別５７０は、たとえば、同一の色彩を有するとともに配列順序に応じた濃淡の差を有する着色を施すことにより形成することができる。また、組み付け後に、異なる着色を有する着色識別部が、同一のスロットに装着したセグメントコイルに交互に現れるように構成することができる。
【０２０１】
上記配列識別用の第２の着色識別部５７０を設けることにより、各スロットに組み付けられるセグメントコイルの組み付け順序（配列）を容易に識別して組み付け作業を行うことが可能となる。
【０２０２】
上記第２の着色識別部４６５Ａ１、４６５Ｂ１、４６５Ｃ１、４６５Ｄ１（図示しない）の構成及び形態は特に限定されることはない。たとえば、図２５に示すように、上記第１の着色識別部と同様に、対応する色彩を有する塗料を、素線４０７に設けられた絶縁層４０８上の所定領域に塗着することにより、上記第２の着色識別部４６５Ａ１を形成することができる。
【０２０３】
また、上記第２の着色識別部を、セグメントコイルの所定領域に、着色テープ材を貼着し、又は着色チューブ材を装着して構成することができる。上記着色テープ材として、たとえば、パーマセル社製の絶縁性樹脂テープ材（商標名カプトンテープ）等を採用することができる。また、上記着色チューブ材として、住友電気工業製の絶縁性樹脂チューブ（商標名スミチューブ）等の熱収縮のチューブ材を採用することができる。絶縁性を有する上記塗料や、上記テープ材、上記チューブ材を採用することにより、上記第２の着色識別部を、付加絶縁層として機能させることができる。これにより、セグメントコイルの組み付け作業や接続作業を容易に行うことができるばかりでなく、隣接するセグメントコイル間の部分放電を効果的に防止することができる。
【０２０４】
図２３に、第１の着色識別部に係る第２の変形例を示す。第２の変形例では、上記第１の着色識別部を、上記接合用先端部５０５ａ、５０５ｂに着色キャップを設けて構成している。
【０２０５】
上記接合用先端部５０５ａ、５０５ｂは、絶縁層を除去して形成されているため、ハンドリングの際や保存の際に、導体表面が酸化したり油脂等が付着したりすることが多い。上着色キャップを設けることにより、露出された導体表面を保護することが可能となる。
【０２０６】
本実施形態に係る着色キャップは、図２４に示すように、接続面５０６ｃを除く表面を覆うよう形態の樹脂成形品から形成されている。上記構成を採用することにより、着色キャップ５６２ａ、５６２ｂを付属したまま接続を行うことが可能となる。
【０２０７】
上記着色キャップを形成する材料は特に限定されることはなく、着色した樹脂材料から成形したものや、金属材料から形成されたものに着色を施したものを採用することができる。
なお、既述した着色識別部は、前記付加絶縁層形成工程と同時に若しくはその後に、コイル体の表面の所定領域に所定の着色を施す着色識別部形成工程を行うことで形成することができる。
【０２０８】
次に、図２６を参照して、本発明の第５の実施形態に係るセグメントコイルを説明する。
なお、本発明の第５の実施形態に係るセグメントコイルは、以下に述べる傾斜領域Ｋの構成以外は既述したセグメントコイルと同様の構成であることから、セグメントコイルの基本的な構成に関する詳細な説明は省略する。
【０２０９】
図２６（ａ）に示すように、一対のコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２のうち、後述する厚肉領域Ａを除く領域に、環状コア７１１の径方向外側に向けて傾斜させてなる傾斜領域Ｋを設けている。なお、図２６においては、白抜き矢印で示す方向が径方向外側を示している。
具体的には、ステータの同一スロット内に隣接して配置されるセグメントコイルを、上記スロットから出て上記コイルエンド部の頂部へ向かって周方向に曲折されるまでの領域において、径方向に傾斜させることにより、これらセグメントコイルのコイルエンド部に設けた絶縁層をステータの径方向に接触させている。また、上記接触箇所におけるステータの径方向におけるコイル間距離が、上記スロット内のコイル間距離よりも大きくなるように上記絶縁層が形成されている。
なお、ここで「コイル間距離」とは、隣接するセグメントコイル７１２における、環状コアの径方向でのコイルの中心間の距離を意味する。
【０２１０】
上記傾斜領域Ｋは、図２６（ｂ）に一部を示すように、コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２のうち、環状コア７１１の端面７１１ｄから環状コア７１１の軸方向に５００μｍ〜５ｍｍ程度の範囲内に設定される。
上記傾斜角度は、図２６（ｂ）に示すように、傾斜領域Ｋを構成するセグメントコイル７１２と環状コア７１１の端面７１１ｄとで形成される角度Ｈを意味する。
【０２１１】
また、本実施形態においては、セグメントコイル７１２の絶縁層の厚みを、ストレート部Ｃと、コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２とで異ならせている。
より具体的には、ストレート部Ｃにおいては、素線Ｒの表面にベース絶縁層Ｚ１だけを被覆することで絶縁層を形成する構成としてある。これに対してコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２における傾斜領域Ｋを除く領域のうち、所定領域においては、素線Ｒの表面にベース絶縁層Ｚ１を被覆すると共に、上記ベース絶縁層Ｚ１の表面にさらに付加絶縁層Ｚ２を被覆することにより、上記厚肉領域Ａを形成する構成としてある。
なお、ここで「所定領域」とは、コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２において、隣接するセグメントコイル７１２の絶縁層が接触させられる部位を含む領域を意味している。
また、図２６（ｂ）は説明の便宜上、厚肉領域Ａを誇張して図示している。
【０２１２】
なお、素線Ｒは、銅等、コイルを形成する素線として通常用いられるものであれば、如何なるものを用いてもよい。
【０２１３】
ベース絶縁層Ｚ１の材質としては、ポリアミドイミド、ポリイミド等を用いることができる。また、ベース絶縁層Ｚ１の厚みはコイルターン間の設計電圧に対応した厚みがあればよい。例えば設計電圧が５００Ｖの場合は、１５μｍ〜３０μｍ程度とすることが望ましく、より好適には１５μｍ〜２５μｍ程度とすることが望ましい。１５μｍ未満では部分放電の発生による皮膜劣化や製造時のピンホール発生確率が増加し、２５μｍを超えるとスロット部１１ｃ内の占積率の低下による発熱増加や外径増大による組み付け性の低下が生じるからである。また、その形成方法は、ダイス引き、電着等を用いることができる。なお、ストレート部Ｃ及びコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２のベース絶縁層Ｚ１は、同一工程で一体的に形成することができる。
【０２１４】
付加絶縁層Ｚ２の材質としては、ポリアミドイミドやポリイミドを代表とするスーパーエンジニアリングプラスチック材料、或いはエンジニアリングプラスチックに無機フィラーを混合した材料等用いることができる。また、その形成方法としては、ダイス引き、電着、粉体塗装、テープの貼り付け、ディップ、スプレー塗装、インサート式射出成形、押し出し成形等を用いることができる。
【０２１５】
また、電動機相間の電圧は、インバータサージ等の影響により、入力電圧の約２倍のピーク電圧が印加されることから、付加絶縁層Ｚ２の厚みは、例えば設計電圧が１０００Ｖの場合は、４０μｍ〜２００μｍ程度とすることが望ましく、より好ましくは８０μｍ〜１２０μｍ程度とすることが望ましい。４０μｍ未満では部分放電による皮膜劣化が発生し、２００μｍを超えるとコイルエンドの線間距離増加による寸法増大を招くからである。
【０２１６】
上記構成を採用することにより、同一スロット内に隣接して配置されるセグメントコイル７１２を、ストレート部Ｃ間及びコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２間において効果的に近接して接触させることができる。
特に、本実施形態では、同一スロット内に配置される隣接するセグメントコイル７１２において、ストレート部Ｃのベース絶縁層Ｚ１及びコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２の厚肉領域Ａを構成する付加絶縁層Ｚ２を隙間なく密着させている。これにより、スロット内における高占積率を実現することができると共に、スロット内におけるコイルのターン数を増やすことができる。
【０２１７】
また、既述したコロナ放電は、隣接するセグメントコイルの隙間が近接する領域において発生し易い。本実施形態では、特に同一相内における隣接するセグメントコイル７１２間でのコロナ放電の発生を効果的に防止することができる。
これにより、同一相内における隣接するセグメントコイル７１２間において、コロナ放電に伴いベース絶縁層Ｚ１、付加絶縁層Ｚ２に劣化が生じることを効果的に防止することができ、良好な絶縁性を維持することができるステータとすることができる。
【０２１８】
セグメントコイル７１２の傾斜角度Ｈ、セグメントコイル７１２の長さをそれぞれ異なるものとしてもよい。但し、ステータを形成した場合に、同一スロット７１１ｃ内に配置される隣接するセグメントコイル７１２において、上記領域Ｋにおけるコイルの傾斜角度Ｈが、環状コア７１１の内周側に配置されるセグメントコイル７１２の傾斜角度よりも環状コア７１１の外周側に配置されるセグメントコイル７１２の傾斜角度が大きく、且つ領域Ｋの長さが、環状コア７１１の内周側に配置されるセグメントコイル７１２の長さよりも環状コア７１１の外周側に配置されるセグメントコイル７１２の長さが長くなる構成となることが必要である。
【０２１９】
また、本変形例においては、同一スロット内における全ての隣接するセグメントコイル７１２が、ストレート部Ｃ及びコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２の厚肉領域Ａにおいて、環状コアの径方向に接触するような構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、同一スロット内に配置される少なくとも１組の隣接するセグメントコイル７１２が、ストレート部Ｃ及びコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２の厚肉領域Ａにおいて、環状コアの径方向に接触するような構成であれば、適宜変更可能である。
【０２２０】
本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されることはない。今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものでないと考えられるべきである。本願発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０２２１】
本発明はインバータ制御によりスイッチングされた電力をコイルに供給するモータに利用することができる。
【符号の説明】
【０２２２】
１          モータ
２          バッテリー
３          リレー
４          昇圧コンバータ
５          インバータ制御部
６          高圧ケーブル
１０        ステータ
１１        環状コア
１１ａ      コア本体
１１ｂ      ティース部
１１ｃ      スロット部
１２        セグメントコイル
１２ａ      第１巻回コイル
１２ｂ      第２巻回コイル
１２ｃ      第３巻回コイル
１２ｄ      第４巻回コイル
１２Ｕ      Ｕ相端子
１２ＵＮ    Ｕ相中性点
１２Ｖ      Ｖ相端子
１２ＶＮ    Ｖ相中性点
１２Ｗ      Ｗ相端子
１２ＷＮ    Ｗ相中性点
１２−１    内径側コイル
１２−２    外径側コイル
２０        ステータ
２１        環状コア
２１ａ      コア本体
２１ｂ      ティース部
２１ｃ      スロット部
２２        セグメントコイル
２２Ｕ      Ｕ相端子
２２Ｖ      Ｖ相端子
２２Ｗ      Ｗ相端子
３０        接合用治具
４０        第１のセグメントコイル
５０        第２のセグメントコイル
６０        第３のセグメントコイル
２０１      セグメントコイル
２０１Ａ    セグメントコイル
２０１Ｂ    セグメントコイル
２０１Ｃ    セグメントコイル
２０１Ｄ    セグメントコイル
２０１Ｅ    セグメントコイル
２０５ａ    接合用先端部
２０５ｂ    接合用先端部
２０６      素線
２０７      ベース絶縁層
２１０ａ    斜辺部
２１１ａ    斜辺部
２１２ａ    付加絶縁層
２１２ｂ    付加絶縁層
２１２ｃ    付加絶縁層
２１２ｄ    付加絶縁層
２１４ａ    付加絶縁層
２１４ｂ    付加絶縁層
２１４ｃ    付加絶縁層
２１４ｄ    付加絶縁層
２１２ａ    付加絶縁層
３０４      セグメントコイル
３０５      セグメントコイル
３０６      半導電層
３０８      素線
３０９      絶縁層
４０７      素線
４０８      絶縁層
４５１ｂ    第１の着色識別部
４５２ａ    第１の着色識別部
４５２ｂ    第１の着色識別部
４５３ａ    第１の着色識別部
４５３ｂ    第１の着色識別部
４５４ａ    第１の着色識別部
４５４ｂ    第１の着色識別部
４５５ａ    第１の着色識別部
４６５Ａ１  第１の着色識別部
４６５Ｂ１  第１の着色識別部
４６５Ｃ１  第１の着色識別部
４６５Ｄ１  第１の着色識別部
５０５ａ    接合用先端部
５０５ｂ    接合用先端部
５６２ａ    着色キャップ
５６２ｂ    着色キャップ
５７０      第２の着色識別部
７１１      環状コア
７１１ｃ    スロット部
７１１ｄ    端面
７１２      セグメントコイル
Ａ１０      セグメントコイル
Ａ２０      セグメントコイル
Ａ３０      セグメントコイル
Ａ４０      セグメントコイル
Ａ５０      セグメントコイル
Ｂ          コイル体
Ｃ          ストレート部
Ｄ          長さ
Ｅ１        コイルエンド部
Ｅ２        コイルエンド部
Ｅ３        コイルエンド部
Ｅ４        コイルエンド部
Ｆ          長さ
Ｇ          外径側コイル面
Ｈ          延出部
Ｋ１        第１屈曲領域
Ｋ２        第２屈曲領域
Ｌ          空間
Ｍ          空間
Ｎ          内径側コイル面
Ｐ          空間
Ｑ          空間
Ｒ          素線
Ｓ          接合用先端部
Ｓ１        接合面
Ｖ          接触点
Ｚ          絶縁層
Ｚ１        ベース絶縁層
Ｚ２        付加絶縁層
Θ１        角度
Θ２        角度
【図１】
0005984592.tif 000002
【図２】
0005984592.tif 000003
【図３】
0005984592.tif 000004
【図４】
0005984592.tif 000005
【図５】
0005984592.tif 000006
【図６】
0005984592.tif 000007
【図７】
0005984592.tif 000008
【図８】
0005984592.tif 000009
【図９】
0005984592.tif 000010
【図１０】
0005984592.tif 000011
【図１１】
0005984592.tif 000012
【図１２】
0005984592.tif 000013
【図１３】
0005984592.tif 000014
【図１４】
0005984592.tif 000015
【図１５】
0005984592.tif 000016
【図１６】
0005984592.tif 000017
【図１７】
0005984592.tif 000018
【図１８】
0005984592.tif 000019
【図１９】
0005984592.tif 000020
【図２０】
0005984592.tif 000021
【図２１】
0005984592.tif 000022
【図２２】
0005984592.tif 000023
【図２３】
0005984592.tif 000024
【図２４】
0005984592.tif 000025
【図２５】
0005984592.tif 000026
【図２６】
0005984592.tif 000027