(57)【要約】【課題】隣接するコイル等との間における部分放電を効果的に防止することができ、また、隣接するセグメントコイル間の電圧差や、セグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差に応じて、付加絶縁層の厚みを好適な厚みにすることが可能であると共に、付加絶縁層に位置ズレや脱落が発生することを効果的に防止できるセグメントコイルの提供を課題とする。【解決手段】断面矩形状の平角線から形成されると共に、環状コアに設けられたスロット部に装着されるセグメントコイルであって、素線と、該素線の表面を被覆するベース絶縁層とで構成されるコイル線の所定領域に、前記コイル線の周囲を囲むように付加絶縁層を備えると共に、前記付加絶縁層の被覆量が、隣接するセグメントコイル間の電圧差と、セグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差の少なくとも一方に応じて、コイル線の任意の方向で異なるセグメントコイルである。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面矩形状の平角線から形成されると共に、環状コアに設けられたスロット部に装着されるセグメントコイルであって、素線と、該素線の表面を被覆するベース絶縁層とで構成されるコイル線の所定領域に、前記コイル線の周囲を囲むように付加絶縁層を備えると共に、前記付加絶縁層の被覆量が、隣接するセグメントコイル間の電圧差と、セグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差の少なくとも一方に応じて、コイル線の任意の方向で異なるセグメントコイル。
【請求項２】
前記付加絶縁層は、射出成形層として構成されていると共に、前記コイル線の外周面のうち、少なくとも一組の対向する面に備える付加絶縁層が、前記コイル線に設ける溝部に備える付加絶縁層で連結されている請求項１に記載のセグメントコイル。
【請求項３】
前記溝部は、所定の間隔を空けて並列配置される複数本の線条溝として構成されている請求項２に記載のセグメントコイル。
【請求項４】
前記溝部の表面に、凹凸を設けてある請求項２又は請求項３に記載のセグメントコイル。
【請求項５】
前記溝部の表面に設ける凹凸が、溝部を研磨する方法又は溝部をエンボス加工する方法により形成された請求項４に記載のセグメントコイル。
【請求項６】
前記ベース絶縁層と、前記付加絶縁層との間に、接着層を備える請求項１から請求項５の何れか１項に記載のセグメントコイル。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか１項に記載のセグメントコイルを形成するためのコイル線材であって、所定のセグメントコイルに対応する所要の長さの素線と、該素線の表面を被覆するベース絶縁層と、該ベース絶縁層の所定領域の周囲を被覆する付加絶縁層とを備えると共に、前記付加絶縁層の被覆量が、外周の任意の方向で異なるコイル線材。
【請求項８】
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、断面矩形状の平角線から形成される素線を準備する素線準備工程と、前記素線の表面にベース絶縁層を形成するベース絶縁層形成工程と、ベース絶縁層が形成されたコイル線の所定領域に、コイル線の周囲を囲むように付加絶縁層を形成する付加絶縁層形成工程と、付加絶縁層が形成されたコイル線を所定の形状に曲げ加工する加工工程とを少なくとも備え、前記付加絶縁層形成工程において、隣接するセグメントコイル間の電圧差と、セグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差の少なくとも一方に応じて、コイル線の任意の方向で付加絶縁層の被覆量が異なるように付加絶縁層を形成するセグメントコイルの製造方法。
【請求項９】
前記コイル線の任意の方向で付加絶縁層の被覆量が異なるように付加絶縁層を形成する手段として、ベース絶縁層形成工程と付加絶縁層形成工程との間に、前記コイル線の外周面のうち、少なくとも一面の所定領域に塑性加工を施すことで、その面と隣接する二面に連通する溝部を形成する溝部形成工程を備え、且つ前記付加絶縁層形成工程は、コイル線の前記溝部を備える領域を囲むように、射出成形金型を用いてコイル線の表面に樹脂を被覆させる手法によって行われる請求項８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】
本願発明は、環状コアのスロット部に装着されるセグメントコイルに関する。詳しくは、隣接するコイル等との間における部分放電を防止できるセグメントコイルに関する。
【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字状に形成する、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示す従来技術として、例えば下記特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７３４１６６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、回転電機のセグメント順次接合ステータコイルおよびその製造方法に関する発明で、ステータコアの径方向幅の増大を抑制しつつ必要なターン数のセグメントをモータハウジング内に収容することができ、頭部側コイルエンドの頭部先端部間の相互接触、電気絶縁の劣化を防止することができるメリットがある。
【０００５】
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。この絶縁層は、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。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。例えば、三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。従って、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。
【０００６】
しかし、上記特許文献１に示すような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。
【０００７】
ところが、同じ層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不都合があった。
【０００８】
このような不都合に対して、近年、電圧差に対応して厚みの異なる絶縁層を設けるセグメントコイルが開発されている。このようなセグメントコイルは、ステータのスロット部に挿入されるストレート部と、ステータのスロット部から延出される一対のコイルエンド部とを備え、他のセグメントコイルと対接するコイルエンド部の所定領域に厚みの大きい絶縁層（以下、付加絶縁層とする。）を設けるものが一般的である。また、コイル線の周囲に設ける付加絶縁層の厚みを、平角線の外周面を構成する四面において、全て同じ厚みに形成するものが一般的である。なお、ここで、「コイル線」とは、銅等の素線の表面にベースとなる絶縁層が一層被覆された被覆電線のことを意味するものである。
【０００９】
よって、このようなセグメントコイルにおいては、コイル線の周囲に設ける付加絶縁層の厚みが、隣接するセグメントコイル間の電圧差に応じて最適な厚みに構成されていないという不都合があった。
【００１０】
このような不都合に対して、隣接するセグメントコイル間の電圧差に応じて、例えば、平角線の外周面を構成する四面のうち、二面だけに付加絶縁層を設けるアイデアも検討されている。しかし、このような構成においては、コイル線の周囲を囲むように付加絶縁層が設けられていないことで、付加絶縁層に位置ズレや脱落が発生する可能性があるという懸念があった。
【００１１】
そこで、本発明は上記従来における不都合を解決し、隣接するコイル等との間における部分放電を効果的に防止することができ、また、隣接するセグメントコイル間の電圧差や、セグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差に応じて、付加絶縁層の厚みを好適な厚みにすることが可能であると共に、付加絶縁層に位置ズレや脱落が発生することを効果的に防止できるセグメントコイル、該セグメントコイルを形成するためのコイル線材及びセグメントコイルの製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のセグメントコイルは、（１）断面矩形状の平角線から形成されると共に、環状コアに設けられたスロット部に装着されるセグメントコイルであって、素線と、該素線の表面を被覆するベース絶縁層とで構成されるコイル線の所定領域に、前記コイル線の周囲を囲むように付加絶縁層を備えると共に、前記付加絶縁層の被覆量が、隣接するセグメントコイル間の電圧差と、セグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差の少なくとも一方に応じて、コイル線の任意の方向で異なるセグメントコイルである。
【発明の効果】
【００１３】
上記本発明によれば、隣接するコイル等との間における部分放電を効果的に防止できる。また、隣接するセグメントコイル間の電圧差や、セグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差に応じて、付加絶縁層の被覆量を好適な厚みに設定することが可能であると共に、付加絶縁層に位置ズレや脱落が発生することを効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】環状コアのスロットに、本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイルの一部を組み付けた状態を示す要部の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイルの一形態を示す正面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイルの一形態を示す図で、（Ａ）は図２の左側面図、（Ｂ）は（Ａ）のコイルエンド部１ｃに備える付加絶縁層Ｚ２の接続部５ａ、５ｂ側の先端を示す図である。
【図４】図３（Ａ）の要部を示す図である。
【図５】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６】図５におけるＦ−Ｆ線に方向における断面図である。
【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図で、（Ａ）は図２のＡ−Ａ線方向における断面図、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ線方向における断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイルの製造工程を簡略化して示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイルの製造工程を簡略化して示す図である。
【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工程を簡略化して示す図である。
【図１１】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工程を簡略化して示す図である。
【図１２】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図であり、（Ａ）は図４（Ａ）に相当する図、（Ｂ）は図４（Ｂ）に相当する図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係るセグメントコイルの製造工程を簡略化して示す図である。
【図１４】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図であり、（Ａ）は図４（Ａ）に相当する図、（Ｂ）は図４（Ｂ）に相当する図である。
【図１５】従来のセグメントコイルを示す図で、（Ａ）はコイル全体に均一な厚みの絶縁層が形成されているセグメントコイルの断面図、（Ｂ）はコイルエンド部７０ｃの所定領域の全周に付加絶縁層Ｚ２が形成されているコイル線７０が、スロット紙６２を装着したスロット部６１に組み付けられる状態を模式化して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。
【００１６】
本発明のセグメントコイルは、（１）断面矩形状の平角線から形成されると共に、環状コアに設けられたスロット部に装着されるセグメントコイルであって、素線と、該素線の表面を被覆するベース絶縁層とで構成されるコイル線の所定領域に、前記コイル線の周囲を囲むように付加絶縁層を備えると共に、前記付加絶縁層の被覆量が、隣接するセグメントコイル間の電圧差と、セグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差の少なくとも一方に応じて、コイル線の任意の方向で異なるセグメントコイルである。
【００１７】
コイル線の周囲を囲むように付加絶縁層を備えると共に、付加絶縁層の被覆量が、隣接するセグメントコイル間の電圧差と、セグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差の少なくとも一方に応じて、コイル線の任意の方向で異なる構成とすることで、隣接するコイル等との間における部分放電を効果的に防止できる。また、隣接するセグメントコイル間の電圧差や、セグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差に応じて、付加絶縁層の被覆量を好適な厚みに設定することが可能であると共に、付加絶縁層に位置ズレや脱落が発生することを効果的に防止できる。
【００１８】
（２）前記付加絶縁層は、射出成形層として構成されていると共に、前記コイル線の外周面のうち、少なくとも一組の対向する面に備える付加絶縁層が、前記コイル線に設ける溝部に備える付加絶縁層で連結されていることが好ましい。
【００１９】
このような構成とすることで、形成容易な付加絶縁層とすることができる。また、外径増大を招くことなく、隣接するセグメントコイル間の電圧差と、セグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差の少なくとも一方に応じて、コイル線の周囲に設ける付加絶縁層の被覆量をコイル線の任意の方向で異なる厚みとすることができる。
【００２０】
（３）前記溝部は、所定の間隔を空けて並列配置される複数本の線条溝として構成されていることが好ましい。
【００２１】
このような構成とすることで、付加絶縁層を設ける領域を削減することができ、省コスト化を実現することができる。
【００２２】
（４）前記溝部の表面に、凹凸を設けてあることが好ましい。
【００２３】
このような構成とすることで、コイル線の表面に対する付加絶縁層の付着性を効果的に向上させることができる。
【００２４】
（５）前記溝部の表面に設ける凹凸が、溝部を研磨する方法又は溝部をエンボス加工する方法により形成されたものであることが好ましい。
【００２５】
このような構成とすることで、凹凸の形成を容易なものとすることができる。
【００２６】
（６）前記ベース絶縁層と、前記付加絶縁層との間に、接着層を備えることが好ましい。
【００２７】
このような構成とすることで、コイル線の表面に対する付加絶縁層の付着性を一段と効果的に向上させることができる。
【００２８】
また、本発明のコイル線材は、（７）上記（１）から上記（６）の何れか１つに記載のセグメントコイルを形成するためのコイル線材であって、所定のセグメントコイルに対応する所要の長さの素線と、該素線の表面を被覆するベース絶縁層と、該ベース絶縁層の所定領域の周囲を被覆する付加絶縁層とを備えると共に、前記付加絶縁層の被覆量が、外周の任意の方向で異なるコイル線材である。
【００２９】
ベース絶縁層の所定領域の周囲を被覆する付加絶縁層の被覆量が、外周の任意の方向で異なるコイル線材とすることで、セグメントコイルを形成した際に、隣接するセグメントコイル間の電圧差や、セグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差に応じて、隣接するコイル等との間における部分放電を効果的に防止できる。また、隣接するセグメントコイル間の電圧差や、セグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差に応じて、付加絶縁層の被覆量を好適な厚みに設定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の製造方法は、（８）上記（１）に記載のセグメントコイルの製造方法であって、断面矩形状の平角線から形成される素線を準備する素線準備工程と、前記素線の表面にベース絶縁層を形成するベース絶縁層形成工程と、ベース絶縁層が形成されたコイル線の所定領域に、コイル線の周囲を囲むように付加絶縁層を形成する付加絶縁層形成工程と、付加絶縁層が形成されたコイル線を所定の形状に曲げ加工する加工工程とを少なくとも備え、前記付加絶縁層形成工程において、隣接するセグメントコイル間の電圧差と、セグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差の少なくとも一方に応じて、コイル線の任意の方向で付加絶縁層の被覆量が異なるように付加絶縁層を形成するセグメントコイルの製造方法である。
【００３１】
コイル線の周囲を囲むように付加絶縁層を形成すると共に、隣接するセグメントコイル間の電圧差と、セグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差の少なくとも一方に応じて、コイル線の任意の方向で付加絶縁層の被覆量を異なる厚みに形成することで、隣接するコイル等との間における部分放電を効果的に防止できる。また、隣接するセグメントコイル間の電圧差や、セグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差に応じて、付加絶縁層の被覆量を好適な厚みにすることが可能であると共に、付加絶縁層に位置ズレや脱落が発生することを効果的に防止できる。
【００３２】
（９）前記コイル線の任意の方向で付加絶縁層の被覆量が異なるように付加絶縁層を形成する手段として、ベース絶縁層形成工程と付加絶縁層形成工程との間に、前記コイル線の外周面のうち、少なくとも一面の所定領域に塑性加工を施すことで、その面と隣接する二面に連通する溝部を形成する溝部形成工程を備え、且つ前記付加絶縁層形成工程は、コイル線の前記溝部を備える領域を囲むように、射出成形金型を用いてコイル線の表面に樹脂を被覆させる手法によって行われることが好ましい。
【００３３】
このような構成とすることで、形成容易な付加絶縁層とすることができる。また、外径増大を招くことなく、隣接するセグメントコイル間の電圧差と、セグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差の少なくとも一方に応じて、コイル線の任意の方向で付加絶縁層の被覆量を異なる厚みに形成することができる。
【００３４】
［本願発明の実施形態の詳細］
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。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。
【００３５】
まず、図１〜図１１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１を説明する。図１に示すように、本発明の実施形態に係るセグメントコイル１は、平角線で構成されるいわゆる被覆電線で、ステータ２を構成する環状コア３に整列配置されて電動機を構成するものである。このセグメントコイル１は、図７に示すように、導体からなる素線Ｒと、素線Ｒを被覆する絶縁被膜たる絶縁層Ｚとから構成される。なお、環状コア３のスロット部４には後述するようにスロット紙７が装着されているが、説明の便宜上、図１ではスロット紙７を省略して示すこととする。
【００３６】
一体コアである環状コア３は磁性材料から形成された厚肉環状構造を備えており、内周部に軸方向に貫通すると共に、内周面に開口するスロット部４が所定間隔で形成されている。また、図１０（Ｂ）、図１１に示すように、スロット部４には絶縁のためのスロット紙７（いわゆるスロット絶縁紙）が装着されている。後述するストレート部１ｂを、スロット紙７を装着したスロット部４に収容することにより、セグメントコイル１が環状コア３に組み付けられる。
【００３７】
なお、スロット紙７としては、ノーメックス絶縁紙等、スロット紙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。また、図１１（Ｂ）に示す環状コア３に装着したスロット紙７間の幅Ｇは、後述するベース絶縁層Ｚ１を備えるコイル線６の幅Ｈ以上であることが必要である。具体的には、幅Ｇは幅Ｈの１００％〜１２０％程度、より好ましくは１００％〜１０５％程度であることが望ましい。１２０％を超えるとスロット紙７とセグメントコイル１との間の隙が大きくなり、セグメントコイル１がぐらつくからであり、１００％未満であるとセグメントコイル１を環状コア３に組み付けることができないからである。
【００３８】
環状コア３を構成する材料は特に限定されることはない。例えば、磁性粉体を圧粉成形して形成されたコアや、磁性鋼板を積層して形成されるコアを採用することができる。
【００３９】
例えば、三相交流電動機においては、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相にグループ分けされたそれぞれ複数のセグメントコイル１が、スロット紙７を装着したスロット部４に所定間隔で組み付けられる。
【００４０】
図２に示すように、ステータ２の各スロット部４の半径方向中間部に装着される代表的な形態のセグメントコイル１（１Ａ〜１Ｅ）は、スロット紙７を装着したスロット部４に収容される一対のストレート部１ｂと、スロット部４の軸方向両端部から延出させられると共に、山形形状を備える一対のコイルエンド部１ａ、１ｃとを備える略六角形状に形成されている。コイルエンド部１ｃにおいて同一のスロット部４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共に、他のスロット部４に装着されたセグメントコイルとの接続が行われる。他のスロット部４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２の半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２０、２１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２に示す形態のセグメントコイル１について行う。
【００４１】
一方のコイルエンド部１ａは、所定のスロット部４に収容された一対の直線部１ｂ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１ｃには、スロット部４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続部５ａ、５ｂ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。なお、図１に示すステータ２の半径方向最内側と最外側に装着されるセグメントコイル２０、２１のコイルエンド部１ｃは、上述したように、他のスロット部４に装着されたセグメントコイルと接続できる形態に形成される。
【００４２】
また、図２、図３（Ａ）に簡略化して示すように、コイルエンド部１ａ、１ｃの山形形状の裾部には、環状コア３の径方向外方へコイル線を傾斜させることで傾斜部Ｋを設ける構成としてある。なお、本実施形態においては、図１に一部を簡略化して示すように、環状コア３の径方向の外側に配置されるセグメントコイルほど、傾斜部Ｋの傾斜角度を大きくする構成としてある。
【００４３】
なお、図１に示すステータ２の半径方向最内側と最外側に装着されるセグメントコイル２０、２１のコイルエンド部１ｃは、既述したように、他のスロット部に装着されたセグメントコイルと接続できる形態に形成される。
【００４４】
また、本実施形態においては、図２、図３、図７に示すように、セグメントコイル１を形成する絶縁層Ｚの構成を、ストレート部１ｂと、コイルエンド部１ａ、１ｃとで異なる構成としてある。
【００４５】
より具体的には、ストレート部１ｂ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。これに対してコイルエンド部１ａ、１ｃの所定領域においては図２、図３、図７（Ｂ）に示すように、素線Ｒの表面にベース絶縁層Ｚ１を被覆して構成されるコイル線６の周囲を囲むように付加絶縁層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。なお、ここで「所定領域」とは、「コイルエンド部１ａ、１ｃにおいて、異相の隣接セグメントコイルが近接する領域、より具体的には素線Ｒの状態で異相の隣接する素線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。また、「コイル線６の周囲」とは、コイル線６の延在方向に直交する断面の周囲を意味するものである。
【００４６】
更に、本発明の第１の実施形態においては、隣接するセグメントコイル間の電圧差に応じて、付加絶縁層Ｚ２の被覆量を、コイル線６の任意の方向で異ならせる構成としてある。なお、ここで「コイル線６の任意の方向」とは、断面矩形状の平角線で構成されるコイル線６の外周面を構成する四面における環状コア３との関係を意味するものである。より具体的には、図３（Ａ）、図４、図６に示すように、コイル線６の外周面を構成する四面のうち、環状コア３の径方向の面においては、コイル線６の表面全体に付加絶縁層Ｚ２を設ける構成としてある。なお、図４（Ａ）は図３（Ａ）のコイルエンド部１ａにおいて、付加絶縁層Ｚ２を備える領域を環状コア３の軸方向から見た図であり、図４（Ｂ）は図３（Ａ）のコイルエンド部１ａにおいて、付加絶縁層Ｚ２を備える領域を環状コア３の径方向から見た図である。
【００４７】
これに対して、コイル線６の外周面を構成する四面のうち、環状コア３の軸方向（周方向）の面においては、コイル線６の表面の一部に付加絶縁層Ｚ２を設ける構成としてある。より具体的には、本発明の第１の実施形態においては図４に示すように、コイル線６の表面に所定の間隔を空けて並列配置させて設ける断面半円形の四本の線条溝Ｃ（溝部）を埋めるように付加絶縁層Ｚ２を設ける構成としてある。凹所たるこの線条溝Ｃは、冶具を用いて図４（Ｂ）の白抜き矢印で示す方向にコイル線６の表面をプレス加工（塑性加工）することで形成することができる。なお、コイル線６の表面をプレス加工する際の変移量は、コイル線６の初期の幅に対して５％〜２０％程度であることが望ましい。５％未満であると所望の線条溝Ｃを形成することができないからであり、２０％を超えるとコイル線６のベース絶縁層Ｚ１の皮膜が破壊されるからである。また、線条溝Ｃの数、大きさ、断面形状、間隔等は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。但し、線条溝Ｃの深さは、０．２ｍｍ程度であることが望ましい。
【００４８】
また、図３、図４に示すように、コイル線６の外周面のうち、環状コア３の径方向に対向する二面に備える付加絶縁層Ｚ２が、線条溝Ｃに備える付加絶縁層Ｚ２で連結されている。つまり、コイル線６の任意の方向で付加絶縁層Ｚ２の被覆量を異ならせて、コイル線６の周囲を囲むように付加絶縁層Ｚ２が設けられている。
【００４９】
本実施形態では、三相交流電動機の各相を構成するコイルのうち、図１に示すステータ２の半径方向最内周側と半径方向最外周側に配置されるセグメントコイル２０、２１を除く、各セグメントコイル１Ａ〜１Ｅのコイルエンド部１ａ、１ｃにおける山形形状の一方の斜辺部１０ａ、１１ａに、四つのコイルが当接あるいは近接した状態で配列される。
【００５０】
図５は、一のセグメントコイル１Ａと、このセグメントコイル１Ａの一方の斜辺部１０ａに対接させられるセグメントコイル１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅを注出して模式的に表した正面図である。
【００５１】
図５に示すように、一のセグメントコイル１Ａにおける左側の斜辺部１０ａには、隣接する四つのセグメントコイル１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅの各右側の斜辺部１０ｂが所定の間隔で交差するように対接させられる。また、図示していないが、一のセグメントコイル１Ａにおける左側の斜辺部１１ａには、隣接する四つのセグメントコイル１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅの各右側の斜辺部１１ｂが所定の間隔で交差するように対接させられる。
【００５２】
よって、既述したように本発明の第１の実施形態においては、一のセグメントコイル１Ａにおける左側の斜辺部１０ａ、１１ａにおいて、他のセグメントコイル１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅが対接させられる面である環状コア３の径方向の面においては、コイル線６の所定領域の表面全体に付加絶縁層Ｚ２を設ける構成としてある。
【００５３】
また、図３（Ｂ）に示すように、本発明の第１の実施形態においては、コイルエンド部１ｃに設ける付加絶縁層Ｚ２の接続部５ａ、５ｂ側の端部にテーパー部Ｔを設ける構成としてある。なお、テーパー部Ｔの傾斜角度Ｌは、２０度〜９９度程度、より好ましくは６０度〜９９度程度であることが望ましい。９９度を超えると、複数のセグメントコイルを仮組する際や、仮組した複数のセグメントコイルをスロット部４に挿入する際に、付加絶縁層Ｚ２が他のセグメントコイルやスロット紙７と接触する際の接触面の抵抗を効果的に低減させることができず、付加絶縁層Ｚ２が剥離することを効果的に防止することができないからである。また、２０度未満であると、付加絶縁層Ｚ２の被覆量が不足し、良好な絶縁性を確保できないからである。
【００５４】
なお、図７（Ａ）に示す素線Ｒの幅Ｍ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。また図７（Ａ）に示す素線Ｒの厚みＮ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。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。
【００５５】
また、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、３０μｍを超えるとスロット部４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１ｂ、コイルエンド部１ａ、１ｃ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。
【００５６】
また、付加絶縁層Ｚ２は、射出成形金型を用いて、ベース絶縁層Ｚ１上に結晶性エンジニアリングプラスチックや、後架橋可能な熱可塑性樹脂等を被覆させることで形成することができる。なお、後架橋可能な熱可塑性樹脂を用いる場合は、ベース絶縁層Ｚ１に付加絶縁層Ｚ２を被覆させた後、電離放射の照射により、付加絶縁層Ｚ２を形成する熱可塑性樹脂を架橋することが好ましい。
【００５７】
なお、結晶性エンジニアリングプラスチックとしては、液晶ポリマー、高分子量ポリフェニレンサルファイド（Ｐｏｌｙ  Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  Ｓｕｌｆｉｄｅ：以下、ＰＰＳとする。）、ポリエーテルエーテルケトン（Ｐｏｌｙ  Ｅｔｈｅｒ  Ｅｔｈｅｒ  Ｋｅｔｏｎｅ：以下、ＰＥＥＫとする。）を用いることができる。なお、ここで「高分子量ＰＰＳ」とは、メルトフローレート（Ｍｅｌｔ  Ｆｌｏｗ  Ｒａｔｅ：以下、ＭＦＲとする。）が温度３１５℃、荷重５．０ｋｇの条件下で２００ｇ／１０ｍｉｎ以下のＰＰＳのことを意味するものである。
【００５８】
また、熱可塑性樹脂としては、コイルの絶縁被膜を形成するものとして通常使用されるものを用いることができる。より好適には、耐熱性に優れた熱可塑性樹脂や、架橋可能な熱可塑性樹脂を用いることが望ましい。なお、耐熱性に優れた熱可塑性樹脂としては、例えばポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン、ポリフェニルサルホン、ポリアリレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリメチルペンテン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンーヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレンーエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリアミド６、６６、１１、１２、６１０、４６等の脂肪族ポリアミド、ポリアミド４Ｔ、６Ｔ、９Ｔ、ＭＸＤ６、ポリフタルアミドを含む半芳香族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリフェニレンエーテル、シンジオタクチックポリスチレン、ポリアセタール及びこれらの共重合体、ポリマーアロイ等が挙げられる。また、必要に応じてエラストマーやシリコーンで変性したり、フィラーを配合したりすることができる。架橋可能な熱可塑性樹脂としては、先の耐熱性に優れた熱可塑性樹脂に加えて、例えばポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレン、シクロペンテン、２−ノルボルネン、シクロテトラドデセン系単量体等の環状オレフィン単量体を重合して得られる環状ポリオレフィンを用いることが望ましい。
【００５９】
なお、付加絶縁層Ｚ２の形成方法は、射出成形に限るものではなく、他の形成方法を用いる構成としてもよい。例えば、ポッティング（樹脂盛り）、造形等の形成方法を用いることができる。また、このような形成方法を用いる場合は、必ずしも付加絶縁層Ｚ２は初めからコイル線６の全周に連結されている必要はなく、例えば全周を連結された状態から１箇所だけ長さ方向に切り込みのある成形品をコイル線６に嵌め込んで装着した後、接着等の固定処理により付加絶縁層Ｚ２を連結させても良い。
【００６０】
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の線間距離増加による寸法増大を招くからである。
【００６１】
次に、図８〜図１１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１、ステータ２の製造方法を説明する。
【００６２】
まず、図８（Ａ）を参照して、素線準備工程により、断面矩形状の平角線から形成される素線を準備する。そして、ベース絶縁層形成工程により、後に接続部５ａ、５ｂとなる部分を除き、素線の表面にベース絶縁層Ｚ１を形成する。これによりコイル線６が形成される。
【００６３】
そして、溝部形成工程により、ベース絶縁層Ｚ１が形成されたコイル線６の所定領域に塑性加工（プレス加工）を施すことで溝部を形成する。具体的には図８（Ａ）に白抜き矢印で示すように、後に付加絶縁層Ｚ２を形成するコイル線６の外周面のうち、環状コア３の軸方向に配置される二面に塑性加工（プレス加工）を施すことで、それらの面と隣接する二面である、環状コア３の径方向に配置される面に連通する断面半円形の線条溝Ｃ（溝部）を形成する。なお、塑性加工を行う際には、コイル線６の外径が増大することを望まない任意の面を治具で拘束して行う事が有用である。
【００６４】
そして、付加絶縁層形成工程により、コイル線６の所定領域の周囲を囲むように付加絶縁層Ｚ２を形成する。より具体的には、コイル線６の線条溝Ｃを備える領域の外周に射出成形金型を用いて樹脂を被覆させることで付加絶縁層Ｚ２を形成する。これによりセグメントコイルを形成するためのコイル線材Ｊが形成される。
【００６５】
この際、環状コア３の軸方向に配置される面のうち、線条溝Ｃを形成していない部分においては図８（Ｂ）に示すように、ベース絶縁層Ｚ１が射出成形金型３０と隙間なく密着する。一方、環状コア３の軸方向に配置される面のうち、線条溝Ｃを形成している部分においては図８（Ｃ）に示すように、ベース絶縁層Ｚ１と射出成形金型３０との間に、線条溝Ｃの分だけ隙間Ｕが生じる。よって、線条溝Ｃを形成していない部分においては、コイル線６の外周面を構成する四面のうち、環状コア３の径方向の二面に付加絶縁層Ｚ２が形成される。一方、線条溝Ｃを形成している部分においては、コイル線６の外周面を構成する四面に付加絶縁層Ｚ２が形成される。つまり、付加絶縁層形成工程を経ることで、図４に示すよう、コイル線６における環状コア３の径方向と軸方向（周方向）とで被覆量の異なる付加絶縁層Ｚ２が形成される。なお、図８（Ｂ）は、射出成形金型を配置した状態における図４（Ａ）のＤ−Ｄ線方向の断面を示す図であり、図８（Ｃ）は、射出成形金型を配置した状態における図４（Ａ）のＥ−Ｅ線方向の断面を示す図である。
【００６６】
そして、加工工程により、付加絶縁層Ｚ２が形成されたコイル線６を所定の形状に曲げ加工する。具体的には、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）を参照して、押圧冶具４０を用いてコイル線６を屈曲させることで、コイルエンド部１ａを構成する斜辺部１０ａ、１０ｂを形成する。これにより、山形形状のコイルエンド部１ａと、一対のストレート部１ｂとで構成される略Ｕ字形状のコイル線６が形成される。そして、図示していないが、冶具を用いてコイル線６の所定位置（山形形状の裾部となる位置）で環状コア３の径方向外方へコイル線６を傾斜させて傾斜部Ｋを形成する。
【００６７】
そして、図１０（Ａ）を参照して、スロット部４に組み付けられる複数本のコイル線６を仮組する。なお、図１０（Ａ）は、スロット部４に組み付けられる複数本のコイル線６のうち一部を示すものである。
【００６８】
そして、図１０（Ｂ）を参照して、スロット紙７を装着したスロット部４に、仮組した複数本のコイル線６を挿入する。
【００６９】
そして、図１０（Ｂ）、図１１（Ａ）を参照して、冶具５０に備える凹部５１に、コイル線６の接続部５ａ、５ｂを嵌合させた状態で、所定方向に冶具５０を回転させることで、複数本のコイル線６に山形形状のコイルエンド部１ｃを形成する。その後冶具５０を取り外す。
【００７０】
そして、所定のスロット部４に配置されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相を構成する所定数のセグメントコイルが接続部５ａ、５ｂで溶接等を用いて接続される。これにより、巻回コイルが形成されると共に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を構成する複数の巻回コイルが所定位置で直列接続や並列接続される。
【００７１】
以上の工程を経ることで、本発明の実施形態に係るセグメントコイル１、ステータ２が形成される。
【００７２】
このような構成からなる本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイル１、セグメントコイル１を形成するためのコイル線材Ｊ、セグメントコイル１の製造方法は以下の効果を奏する。
【００７３】
ストレート部１ｂにおいては、素線Ｒの表面にベース絶縁層Ｚ１だけを形成することで、スロット部４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１とすることができる。よって高効率なステータ２とすることができる。
【００７４】
一方、斜辺部１０ａ、１１ａの所定領域においては、ベース絶縁層Ｚ１を形成すると共に、環状コア３の径方向の表面全体に付加絶縁層Ｚ２を形成することで、隣接するセグメントコイルが近接する領域において対接するセグメントコイル１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅとの間の隙間を効果的に拡大することができる。よって、部分放電が発生することを防止することができ、絶縁層Ｚに劣化が生じることを防止することができるセグメントコイル１とすることができる。従って、良好な絶縁性を維持することができるセグメントコイル１、ステータ２とすることができる。
【００７５】
また、ベース絶縁層Ｚ１と付加絶縁層Ｚ２とで絶縁層Ｚを形成する構成とすることで、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１ｂ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１ａ、１ｃにおいて部分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、厚みを大きくする必要があるコイルエンド部１ａ、１ｃ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。
【００７６】
また、付加絶縁層Ｚ２の構成を、環状コア３の径方向に配置されるものと、環状コア３の軸方向（周方向）に配置されるものとで異なる構成（被覆量）とすることで、隣接するコイルとの間における部分放電を効果的に防止できるコイル線材Ｊ、セグメントコイル１とすることができる。また、隣接するセグメントコイル間の電圧差に応じて、付加絶縁層Ｚ２の被覆量を好適な厚みにすることが可能なコイル線材Ｊ、セグメントコイル１とすることができる。
【００７７】
具体的には、環状コア３の径方向に配置される面では、コイル線６の所定領域の表面全体に付加絶縁層Ｚ２を設け、環状コア３の軸方向（周方向）に配置される面では、コイル線６の表面に所定の間隔を空けて並列配置させて設けられる線条溝Ｃを埋めるように付加絶縁層Ｚ２を設ける構成としてある。更に、環状コア３の径方向に配置される付加絶縁層Ｚ２と、環状コア３の軸方向（周方向）に配置される付加絶縁層Ｚ２とを相互に連結させる構成としてある。つまり、環状コア３の径方向に対向する二面にそれぞれ備える付加絶縁層Ｚ２が、環状コア３の軸方向（周方向）に対向する二面にそれぞれに備える線条溝Ｃを埋める付加絶縁層Ｚ２で連結されている。
【００７８】
このような構成とすることで、部分放電を防止する必要がある環状コア３の径方向においては、部分放電を効果的に防止することができる。また、線条溝Ｃを設けている部分においては、コイル線６の外径増大を招くことなく、コイル線６の周囲四面に付加絶縁層Ｚ２を設けることができる。よって、コイル線６に対する付加絶縁層Ｚ２の密着性を向上させることができる。従って、付加絶縁層Ｚ２に位置ズレや脱落が発生することを効果的に防止することができ、付加絶縁層Ｚ２の強度を効果的に向上させることができる。更に、コイル線６の外径増大を招くことがないことから、接続部５ａ、５ｂを備えるコイルエンド部１ｃの所定領域の周囲四面に付加絶縁層Ｚ２を備える構成であっても、スロット紙７を装着した環状コア３（一体コア）のスロット部４にセグメントコイルを組み付けることが可能で、隣接するコイル等との間における部分放電を効果的に防止できるセグメントコイル１とすることができる。
【００７９】
一方、線条溝Ｃを設けていない部分においては、コイル線６の外周面を構成する四面のうち、環状コア３の径方向の二面にそれぞれ付加絶縁層Ｚ２を備えることができる。つまり、既述したように、線条溝Ｃを設けていない部分においては、ベース絶縁層Ｚ１が射出成形金型３０と隙間なく密着することで、コイル線６と射出成形金型３０との位置決めが容易となると共に、射出成形時の射出圧に伴うコイル線６の変形を効果的に低減させることができる。よって、製造効率を良いセグメントコイル１及びセグメントコイルの製造方法とすることができる。
【００８０】
更に、付加絶縁層形成工程において、環状コア３の径方向に対向する面にそれぞれ形成する付加絶縁層Ｚ２の流路として線条溝Ｃを利用することができる。よって、射出成形時における樹脂の流動性を効果的に向上させることができ、製造効率の良いセグメントコイル１及びセグメントコイルの製造方法とすることができる。
【００８１】
また、所定の間隔を空けて並列配置される複数本の線条溝Ｃで溝部を構成することで、付加絶縁層Ｚ２を設ける領域を効果的に削減することができ、省コスト化を実現することができる。
【００８２】
また、斜辺部１１ａに設ける付加絶縁層Ｚ２の接続部５ａ、５ｂ側の端部にテーパー部Ｔを設ける構成とすることで、斜辺部１１ａに設ける付加絶縁層Ｚ２が他のセグメントコイルやスロット紙７と接触する場合の接触面の抵抗を低減させることができる。よって、複数のコイル線６を仮組する際や仮組した複数のコイル線６をスロット部４に挿入する際に、付加絶縁層Ｚ２が他のコイル線６やスロット紙７と接触することで剥離することを効果的に防止することができる。更に、テーパー部Ｔの傾斜角度Ｌを２０度〜９９度程度とすることで、付加絶縁層Ｚ２の効果的な剥離防止と良好な絶縁性の確保とを同時に実現することができる。
【００８３】
また、コイルエンド部１ａ、１ｃの山形形状の裾部に傾斜部Ｋを設けると共に、環状コア３の径方向の外側に配置されるセグメントコイルほど、傾斜部Ｋの傾斜角度を大きくする構成とすることで、コイルエンド部に付加絶縁層Ｚ２を設ける構成であっても、スロット部４の内部においては、同一スロット部４内に配置される隣接するセグメントコイルにおけるストレート部間を一段と効果的に近接させることができる。よって、付加絶縁層Ｚ２の厚みにかかわらず、同一スロット部４内における隣接するストレート部間を近接させることができ、スロット部４内における高占積率を効果的に実現することができる。
【００８４】
また、結晶性エンジニアリングプラスチックを用いて、付加絶縁層Ｚ２を形成する構成とすれば、耐薬品性、耐ストレスクラック性、耐熱性に優れた付加絶縁層Ｚ２とすることができる。更に結晶性エンジニアリングプラスチックとして、液晶ポリマー、高分子量ＰＰＳ、ＰＥＥＫを用いる構成とすれば、一段と耐熱性に優れ、熱劣化によるクラックの発生、およびこれに伴う絶縁性能の低下を防止できる付加絶縁層Ｚ２とすることができる。また、液晶ポリマーにおいては、溶融時の流動性が低いことから、特に優れた膜厚均一性を得ることができる
【００８５】
また、架橋可能な熱可塑性樹脂を用いて、電離放射の照射により、付加絶縁層Ｚ２を形成する熱可塑性樹脂を架橋する構成とする場合においては、一段と耐熱性に優れた付加絶縁層Ｚ２とすることができる。
【００８６】
つまり、図１５（Ａ）に示すように、環状コアに整列配置されて電動機を構成する従来のセグメントコイル８は、既述した本発明の実施形態に係るセグメントコイル１と同様に、ストレート部と一対のコイルエンド部とを備えると共に、ストレート部とコイルエンド部との両方において素線Ｒの表面全体に均一な厚みの絶縁層Ｚを設けるものが一般的であった。つまり、絶縁層の厚みに厚薄がないセグメントコイルとするものが一般的であった。
【００８７】
より具体的には、部分放電に伴う絶縁層Ｚの劣化を防止するために、絶縁層Ｚの厚みを大きくする必要があるコイルエンド部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の厚みを大きくする必要がないストレート部においても絶縁層Ｚの厚みが大きくなることで、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、製造コストを抑えることができないという不都合があった。
【００８８】
このような不都合に対して、近年、電圧差に対応して厚みの異なる絶縁層を設けるセグメントコイルが開発されている。このようなセグメントコイルは、既述した本発明の実施形態に係るセグメントコイル１と同様に、ストレート部と一対のコイルエンド部とを備えると共に、他のセグメントコイルと対接するコイルエンド部の所定領域に厚みの大きい付加絶縁層を設けるものが一般的である。また、コイル線の周囲に設ける付加絶縁層の厚みを、平角線の外周面を構成する四面において全て同じ厚みの付加絶縁層とするものが一般的である。
【００８９】
従って、このようなセグメントコイルにおいては、コイル線の周囲に設ける付加絶縁層の厚みが、隣接するセグメントコイル間の電圧差に応じて最適な厚みに構成されていないという不都合があった。
【００９０】
また、このようなセグメントコイルを一体コアのスロット部に組み付ける場合、既述した本発明の実施形態に係るセグメントコイル１（コイル線６）と同様に、付加絶縁層を備えるコイル線を略Ｕ字形状に成形した後、接続部を備えるコイルエンド部側（略Ｕ字形状の開口部側）からスロット部にコイル線を挿入させて組み付ける。
【００９１】
従って、図１５（Ｂ）に示すように、スロット部６１にスロット紙６２を装着した環状コア６０にコイル線７０を組み付ける場合には、スロット紙６２の厚み分だけコイル線７０を挿入するための空間が狭くなる。より具体的には、コイル線７０を挿入するため幅が、スロット部６１の幅Ｐよりも小さいスロット紙６２間の幅Ｑとなる。しかし、既述したように、近年開発されている図１５（Ｂ）に示すようなセグメントコイル９においては、コイル線７０の全周に付加絶縁層Ｚ２を設けてある。よって、接続部６１、６２を備えるコイルエンド部７０ｃ側からスロット部６１にコイル線７０を挿入する際、付加絶縁層Ｚ２部分の幅Ｓがスロット紙６２間の幅Ｑよりも大きくなることで、スロット部６１にコイル線７０を挿入することができないという不都合があった。
【００９２】
よって、スロット紙を装着した一体コアに組み付けるセグメントコイルにおいては、接続部を備えるコイルエンド部に厚みの大きい付加絶縁層を設けることができず、隣接するコイル等との間における部分放電を効果的に防止することができないという不都合があった。
【００９３】
従って、本発明の実施形態に係るセグメントコイル１の構成とすることで、隣接するセグメントコイルとの間における部分放電を効果的に防止できる。また、隣接するセグメントコイル間の電圧差に応じて、付加絶縁層Ｚ２の被覆量を好適な厚みに設定することが可能であると共に、コイル線６の周囲に付加絶縁層Ｚ２を設けることで、付加絶縁層Ｚ２に位置ズレや脱落が発生することを効果的に防止できる。また、接続部５ａ、５ｂを備えるコイルエンド部１ｃに付加絶縁層Ｚ２を設ける構成であっても、スロット紙７を装着した環状コア３（一体コア）のスロット部４にセグメントコイル１を組み付けることができる。
【００９４】
次に図１２、図１３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。
【００９５】
本発明の第２の実施形態に係るセグメントコイル１００は、既述したセグメントコイル１に対して、斜辺部１０ａに設ける付加絶縁層Ｚ２の構成のみを異なる構成としたものである。よって、既述したセグメントコイル１と同一部材、同一機能を果たすものには、同一番号、同一アルファベットを付し、以下詳細な説明は省略するものとする。
【００９６】
図１２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１００においては、斜辺部１０ａに設ける付加絶縁層Ｚ２の構成を、コイル線６の外周面を構成する四面のうち、一面には複数の線条溝Ｃを埋める付加絶縁層Ｚ２を備え、残る三面にはコイル線６の表面の略全面を被覆する付加絶縁層Ｚ２を備える構成とするものである。具体的には、コイル線６の外周面を構成する四面のうち、環状コア３の軸方向の一面には線条溝Ｃを埋める付加絶縁層Ｚ２を備え、残る三面にはコイル線６の表面の略全面を被覆する付加絶縁層Ｚ２を備える構成とするものである。更に、コイル線６の表面の略全面を被覆する付加絶縁層Ｚ２を備える三面のうち、環状コア３の径方向の一面で且つ隣接する線条溝Ｃの間にスリットＶを設ける構成とするものである。
【００９７】
このような構成とすることで、斜辺部１０ａにおいて、隣接するセグメントコイル間の電圧差に応じて、付加絶縁層Ｚ２の被覆量を好適な厚みに設定することが可能であると共に、付加絶縁層Ｚ２に位置ズレや脱落が発生することを効果的に防止することができる。
【００９８】
また、付加絶縁層形成工程においては、図１３（Ｂ）に示すように、スリットＶを設ける位置に、下側に配置する射出成形金型３０を挿入することができる。よって、隣接する線条溝Ｃの間のコイル線６の表面と、スリットＶを形成する部分に露出されるコイル線６の表面との二面に射出成形金型３０を密着させて位置合わせすることができる。よって、射出成形時の射出圧に伴うコイル線６の変形を効果的に低減させることができる。従って、製造効率を良いセグメントコイル１００及びセグメントコイルの製造方法とすることができる。また、射出成形時における樹脂の流動長を低減させることができ、付加絶縁層Ｚ２の形成精度を向上させることができる。なお、スリットの数、大きさ、形成位置等は本発明の第２の実施形態に係るものに限るものではなく、適宜変更可能である。但し、ゲートと反対側で且つ隣接する線条溝Ｃの間にスリットＶを形成することが望ましい。なお、図１３（Ａ）は、射出成形金型を配置した状態における図１２（Ａ）のＸ―Ｘ線方向の断面を示す図であり、図１３（Ｂ）は、射出成形金型を配置した状態における図１２（Ａ）のＹ―Ｙ線方向の断面を示す図である。
【００９９】
次に図１４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。
【０１００】
本発明の第３の実施形態に係るセグメントコイル２００は、既述したセグメントコイル１に対して、斜辺部１０ａ、１１ａに設ける付加絶縁層Ｚ２の構成のみを異なる構成としたものである。よって、既述したセグメントコイル１と同一部材、同一機能を果たすものには、同一番号、同一アルファベットを付し、以下詳細な説明は省略するものとする。
【０１０１】
図１４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２００においては、斜辺部１０ａ、１１ａに設ける付加絶縁層Ｚ２の構成を、コイル線６の外周面を構成する四面のうち、環状コア３の径方向の二面にはコイル線６の表面全体を被覆する付加絶縁層Ｚ２を設け、残る環状コア３の軸方向の二面には溝部たる平坦溝Ｗを埋める付加絶縁層Ｚ２を設ける構成とするものである。なお、ここで「平坦溝」とは、図１４に示すように、コイル線６の表面に、矩形状の平坦面を備える冶具（図示しない）を用いて塑性加工（プレス加工）を施すことで形成される溝部のことを意味するものである。
【０１０２】
更に、本発明の第３の実施形態においては詳しくは図示していないが、溝部たる平坦溝Ｗの表面に、付加絶縁層Ｚ２の付着性を向上させるための付着性向上処理を施してある。本発明の第３の実施形態においては、付着性向上処理として、平坦溝Ｗの表面に凹凸を設けてある。このような凹凸は、平坦溝Ｗの表面を研磨材等で研磨する方法又は平坦溝Ｗの表面をエンボス加工する方法によって形成されることが望ましい。
【０１０３】
用いられる研磨剤としては、極小のアルミナ、シリカ、化学繊維等が挙げられる。また、研磨は、サンドブラスト、即ち極小のアルミナ、シリカ粒等を風圧で、コイル線６の表面にぶつける装置、ウェットブラスト、即ち極小のアルミナ、シリカ粒等を水に混ぜ込み、水圧でコイル線６にぶつける装置、ブラシ研磨、即ち化学繊維のロールブラシが回転している中にコイル線６を通して、表面に凹凸を作る装置等を用いて行うことができる。
【０１０４】
また、エンボス加工としては、例えば、加熱された凹凸のついた金属ロールとコイル線６とを接触させて、コイル線６に凹凸をつける方法により行うことができる。なお、この付着性向上処理は、コイル線６に塑性加工を施す前後のどちらで行ってもよい。
【０１０５】
このように平坦溝Ｗを設ける構成とすることで、塑性加工を施す部分の周辺部に肉が盛り上がる（波打つ）ことを効果的に防止することができる。よって、付加絶縁層Ｚ２の形成精度を効果的に向上させることができる。また、付着性向上処理を施すことで、コイル線６の表面に対する付加絶縁層Ｚ２の付着性を効果的に向上させることができる。よって、付加絶縁層Ｚ２の剥離や脱落を一段と効果的に防止することができる。
【０１０６】
なお、本実施形態においては、斜辺部１０ａ、１１ａ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、付加絶縁層Ｚ２を設ける位置は適宜変更可能である。例えば、スロット部にスロット紙が装着されていない環状コア（一体コア）を用いる場合においては、スロット部に収容されるストレート部の所定領域にも付加絶縁層Ｚ２を設ける構成とすることができる。なお、ここで「ストレート部の所定領域」とは、「ストレート部において、セグメントコイルとこれに対接する環状コアが近接する領域、より具体的には素線Ｒの状態で環状コアとの間の距離が数μｍ〜数百μｍ程度となる領域」のことを意味するものとする。また、ストレート部の所定領域に付加絶縁層Ｚ２を設ける場合においては、コイル線の外周面を構成する四面のうち、環状コアの径方向に溝部を埋める付加絶縁層Ｚ２を設け、環状コアの周方向にコイル線の表面全体を被覆する付加絶縁層Ｚ２を設ける構成とすることが必要である。
【０１０７】
また、図１に示す環状コア３の半径方向最外側及び半径方向最内側に配置されるセグメントコイル２０、２１は、環状コア３の半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共に、他のスロット部４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。このため、ステータ２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Ｚ２を設ければよい。
【０１０８】
また、平角線で形成されるコイル線６の外周面を構成する四面のうち、溝部を設ける面も本実施形態のものに限るものではなく、隣接するセグメントコイル間の電圧差や、セグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差によって適宜変更可能である。
【０１０９】
また、本実施形態においては、コイルエンド部１ｃに備える付加絶縁層Ｚ２の構成として、接続部５ａ、５ｂ側の端部にテーパー部Ｔ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、端部にテーパー部Ｔを設けない構成としてもよい。但し、コイルエンド部１ｃに設ける付加絶縁層Ｚ２の剥離防止効果を考慮すれば、付加絶縁層Ｚ２の端部にテーパー部Ｔを設けることが望ましい。
【０１１０】
また、本発明の第１の実施形態におけるセグメントコイル１において、図３（Ｂ）に示すテーパー部Ｔに対応する線条溝Ｃを設けるような構成としてもよい。具体的には、コイル線６の表面のうち、環状コア３の径方向の接続部５ａ、５ｂ側の端部に、テーパー部Ｔの面積に対応する大きさの線条溝Ｃを設けるような構成としてもよい。このような構成とすることで、テーパー部Ｔを設ける部分は、他の部分よりも付加絶縁層Ｚ２の被覆量が減少するところ、線条溝Ｃを埋める付加絶縁層Ｚ２で減少分を効果的に補うことができる。よって、テーパー部Ｔ付近の付加絶縁層Ｚ２の付着性を効果的に向上させることができる。従って、付加絶縁層Ｚ２の剥離や脱落を一段と効果的に防止することができる。
【０１１１】
また、本発明の第３の実施形態においては、付着性向上処理として、平坦溝Ｗの表面に凹凸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い。例えば、付着性向上処理として、コイル線の表面に接着層を設ける構成としてもよい。このような構成とすることで、コイル線の表面に対する付加絶縁層の付着性を一段と効果的に向上させることができる。
【０１１２】
接着層の材質としては、シリコーン変性エンジニアリングプラスチック樹脂を主体とするものを用いることができる。より好適には、シリコーン変性エンジニアリングプラスチック樹脂として、シリコーン変性ポリエーテルイミド（Ｐｏｌｙ  Ｅｔｈｅｒ  Ｉｍｉｄｅ）樹脂（以下、シリコーン変性ＰＥＩとする。）、シリコーン変性ポリイミド（Ｐｏｌｙ  Ｉｍｉｄｅ）樹脂（以下、シリコーン変性ＰＩとする。）及びシリコーン変性ポリカーボネート（Ｐｏｌｙ  Ｃａｒｂｏｎａｔｅ）樹脂（以下、シリコーン変性ＰＣとする。）から選ばれる樹脂であることが望ましい。これらシリコーン変性エンジニアリングプラスチック樹脂としては、含シリコーンモノマーを用いて合成したもののほか、市販品も用いることができる。例えば、シリコーン変性ＰＥＩの市販品としては、ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックスジャパン社製のシルテム１５００、シルテム１６００、シルテム１７００等を挙げることができる。また、接着層の厚みは、２μｍ〜２０μｍ程度、より好ましくは２μｍ〜６μｍ程度とすることが望ましい。また、その形成方法は、焼付け、押出等の形成方法を用いることができる。
【０１１３】
また、本発明の第１の実施形態、第２の実施形態で示した線条溝Ｃに付着性向上処理を施す構成としてもよい。
【０１１４】
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】
【０１１５】
セグメントコイルに設けられる絶縁層の厚みを最適化して、コイルの占積率を高め、電動機の効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１          セグメントコイル
１ａ        コイルエンド部
１ｂ        ストレート部
１ｃ        コイルエンド部
２          ステータ
３          環状コア
４          スロット部
５ａ        接続部
５ｂ        接続部
６          コイル線
７          スロット紙
８          セグメントコイル
９          セグメントコイル
１０ａ      斜辺部
１０ｂ      斜辺部
１１ａ      斜辺部
１１ｂ      斜辺部
２０        セグメントコイル
２１        セグメントコイル
３０        射出成形金型
４０        押圧冶具
５０        冶具
５１        凹部
６０        環状コア
６１        スロット部
６２        スロット紙
７０        コイル線
７０ｃ      コイルエンド部
７１        接続部
７２        接続部
１００      セグメントコイル
２００      セグメントコイル
１Ａ        セグメントコイル
１Ｂ        セグメントコイル
１Ｃ        セグメントコイル
１Ｄ        セグメントコイル
１Ｅ        セグメントコイル
Ｃ          線条溝
Ｇ          幅
Ｈ          幅
Ｊ          コイル線材
Ｋ          傾斜部
Ｌ          傾斜角度
Ｍ          幅
Ｎ          厚み
Ｐ          幅
Ｑ          幅
Ｒ          素線
Ｓ          幅
Ｔ          テーパー部
Ｕ          隙間
Ｖ          スリット
Ｗ          平坦溝
Ｚ          絶縁層
Ｚ１        ベース絶縁層
Ｚ２        付加絶縁層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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