(57)【要約】【課題】端部側コイルエンドにおける端部先端部間の電気絶縁性を良好に確保しつつ、モータ径の縮小とモータの軽量化が可能な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を提供すること。【解決手段】端部側コイルエンド３１２は、径方向へ所定の隙間を挟んで順次配置された複数の端部ペア３３０５〜３３０８を有し、端部ペア３３０５〜３３０８の径方向隙間は、ステータコア１００の端面近傍よりも端部先端部３ｃ近傍にて広くなっているので、互いに近接する端部先端部３ｃや端部斜行部３ｅの望ましくない相互接触、電気絶縁の劣化を防止しつつ、スロットの占積率を向上することができる。【選択図】図１０
2004032892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向へ順番に並んだ偶数個の導体収容位置を有するステータコアのスロットに収容され、順次接続されてＭ（Ｍは３以上の整数）相電機子コイルの相コイルの１ターンを構成する多数のセグメントを有し、
前記セグメントは、互いに略１磁極ピッチ離れた一対の前記スロットの互いに異なる導体収容位置に個別に収容される一対のスロット導体部と、前記両スロット導体部から前記ステータコアの一端側へ突出して頭部側コイルエンドを構成する頭部と、前記両スロット導体部から前記ステータコアの他端側へ突出して端部側コイルエンドを構成する一対の飛び出し端部とを有し、
前記頭部は、略Ｕ字状の頭部先端部と、前記頭部先端部の両端から周方向かつ軸方向へ斜行して前記一対のスロット導体部に個別に連なる一対の頭部斜行部とからなり、
前記飛び出し端部は、前記一対のスロットから周方向かつ軸方向へ斜行する一対の端部斜行部と、前記端部斜行部の先端に形成されて異なる前記セグメントの前記端部斜行部の先端に接合される端部先端部とからなり、
前記頭部側コイルエンドは、周方向へみた場合に径方向へ順次配置された複数の前記頭部を有し、
前記端部側コイルエンドは、周方向へみた場合に径方向へ順次配置された複数の前記端部を有する、
回転電機のセグメント順次接合ステータコイルにおいて、
前記端部側コイルエンドは、径方向へ所定の隙間を挟んで順次配置された複数の前記端部先端部を有し、
略径方向に隣接する前記各端部斜行部の間の径方向の隙間は、前記ステータコアの端面近傍よりも前記端部先端部近傍にて広くなっていることを特徴とする回転電機のセグメント順次接合ステータコイル。
【請求項２】
請求項１記載の回転電機のセグメント順次接合ステータコイルにおいて、
径方向外側の前記端部斜行部は、径方向内側の前記端部斜行部に比較して、軸方向を基準として相対的に大角度で径方向外側へ斜行していることを特徴とする回転電機のセグメント順次接合ステータコイル。
【請求項３】
請求項１記載の回転電機のセグメント順次接合ステータコイルにおいて、
径方向内側の前記端部斜行部は、径方向外側の前記端部斜行部に比較して、軸方向を基準として相対的に大角度で径方向内側へ斜行していることを特徴とする回転電機のセグメント順次接合ステータコイル。
【請求項４】
請求項１記載の回転電機のセグメント順次接合ステータコイルにおいて、
互いに径方向へ隣接する前記各飛び出し端部は、前記ステータコアの端面から等しい距離離れていることを特徴とする回転電機のセグメント順次接合ステータコイル。
【請求項５】
請求項１記載の回転電機のセグメント順次接合ステータコイルにおいて、
前記各飛び出し端部の長さは、等しく設定されていることを特徴とする回転電機のセグメント順次接合ステータコイル。
【請求項６】
請求項１記載の回転電機のセグメント順次接合ステータコイルにおいて、
前記端部斜行部は、前記端部先端部間の前記径方向隙間を確保するために、湾曲乃至屈曲していることを特徴とする回転電機のセグメント順次接合ステータコイル。
【請求項７】
径方向へ順番に並んだ偶数個の導体収容位置を有するステータコアのスロットに収容され、順次接続されてＭ（Ｍは３以上の整数）相電機子コイルの相コイルの１ターンを構成する多数のセグメントを有し、
前記セグメントは、互いに略１磁極ピッチ離れた一対の前記スロットの互いに異なる導体収容位置に個別に収容される一対のスロット導体部と、前記両スロット導体部から前記ステータコアの一端側へ突出して頭部側コイルエンドを構成する頭部と、前記両スロット導体部から前記ステータコアの他端側へ突出して端部側コイルエンドを構成する一対の飛び出し端部とを有し、
前記頭部は、略Ｕ字状の頭部先端部と、前記頭部先端部の両端から周方向かつ軸方向へ斜行して前記一対のスロット導体部に個別に連なる一対の頭部斜行部とからなり、
前記飛び出し端部は、前記一対のスロットから周方向かつ軸方向へ斜行する一対の端部斜行部と、前記端部斜行部の先端に形成されて異なる前記セグメントの前記端部斜行部の先端に接合される端部先端部とからなり、
前記頭部側コイルエンドは、周方向へみた場合に径方向へ順次配置された複数の前記頭部を有し、
前記端部側コイルエンドは、周方向へみた場合に径方向へ順次配置された複数の前記端部を有する、
回転電機のセグメント順次接合ステータコイルにおいて、
前記端部側コイルエンドは、略軸方向へ所定の隙間を挟んで順次配置された複数の前記端部先端部を有し、
前記端部斜行部は、前記ステータコアの端面から離れた後、湾曲乃至屈曲して略径方向へ突出していることを特徴とする回転電機のセグメント順次接合ステータコイル。
【請求項８】
請求項２記載の回転電機のセグメント順次接合ステータコイルの製造方法において、
前記スロットに挿通された前記各セグメントの前記頭部先端部を相対回動可能に同軸配置された複数のリングで個別に保持し、前記各リングを回動させて前記各セグメントの前記端部斜行部を周方向へ展開した後、前記ステータコアに支持された前記各セグメントの前記飛び出し端部を径方向外側に一斉に倒し、その後、前記径方向に隣接する前記端部先端部を一対づつ溶接することを特徴とする回転電機のセグメント順次接合ステータコイルの製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか記載の回転電機のセグメント順次接合ステータコイルにおいて、
径方向に隣接する一対の前記導体収容位置に個別に収容される一対の前記スロット導体部に連なる小回り頭部を有する前記セグメントである小回りセグメントと、前記小回り頭部を径方向へ囲む大回り頭部を有する前記セグメントである大回りセグメントとにより構成されるセグメントセットを、径方向へ多数セット有し、
径方向方向等しい位置を有して周方向に配列される多数の前記セグメントセットは、所定の相電圧が印加される部分相コイルを形成し、
前記相コイルは、それぞれ径方向に異なる位置をもつ多数の前記部分相コイルを、径方向に隣接する前記部分相コイル同士の順次接続により直列接続して構成されることを特徴とする回転電機のセグメント順次接合ステータコイル。
【請求項１０】
請求項９記載の回転電機のセグメント順次接合ステータコイルにおいて、
同じ相電圧が印加されるスロット導体部をそれぞれ収容するとともに互いに周方向に連続して隣接する多数の前記スロットにより構成される同相スロット群を有し、
共通の前記スロットに収容されてそれぞれ径方向に異なる位置をもつ多数の前記部分相コイルを径方向に隣接する前記部分相コイル同士の順次接続により直列接続してそれぞれ構成されて同相スロット群の互いに異なるスロットに収容される多数の前記直列相コイル回路を有し、
前記相コイルは、前記多数の直列相コイル回路を並列接続して構成されることを特徴とする回転電機のセグメント順次接合ステータコイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機のセグメント順次接合型ステータコイル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、特許第３１１８８３７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（曲がり部又はターン部とも呼ばれる）と、この頭部の両端からコアの互いに異なる二つのスロットに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。なお、この明細書では、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する場合もあるものとする。したがって、各セグメントの頭部はステータコイルの頭部側コイルエンド）を構成し、各セグメントの飛び出し端部はステータコイルの端部側コイルエンドを構成する。
【０００５】
また、特許第３１１８８３７号は、小回りセグメントと、この小回りセグメントを囲む大回りセグメントとにより構成されたセグメントセットの合計４本の脚部を互いに同軸配置された２つのリングに個別に保持し、これらリングを相対回動させて、各セグメントの一対の脚部を周方向へ展開して頭部斜行部を形成することを開示している。
【０００６】
また、特開２０００−１３９０４９は、ステータコアのスロットにそれぞれ収容された小回りセグメントと、この小回りセグメントを囲む大回りセグメントとにより構成されたセグメントセットの合計４本の脚部を互いに同軸配置された４つのリングに個別に保持し、これらリングを相対回動させて、各セグメントの一対の脚部を周方向へ展開して端部斜行部を形成することを開示している。
【０００７】
更に、特許第３１０４７０号は、径方向に隣接する端部先端部のペアを溶接すること、周方向に隣接する２つの端部先端部の間に拘束部材を介在させて端部先端部のペアの姿勢を確保することを開示している。
【０００８】
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。
【０００９】
まず、必要本数の松葉状セグメントを準備する。次に、松葉状セグメントをＵ字状セグメントに加工してセグメントの一対のスロット導体部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セグメントを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図に示される同軸の複数の穴付きのリングを用い、これら穴付きのリングの周方向同位置の各穴に松葉状セグメントの両脚部を個別に挿入し、各リングを略磁極ピッチ相対回転して、この松葉状セグメントを頭部が周方向へＵ字状（Ｖ字状と考えても良い）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。この工程は、通常、小回りセグメントと大回りセグメントとからなるセグメントセットに対して実施される。
【００１０】
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穴付きリングから抜き出し、コアの各スロットに挿入することにより行なわれる。
【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、各飛び出し端部は半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穴付きリングを用い、各穴付きリングの各穴に各飛び出し端部の先端を挿入し、各穴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、各穴付きリングを回動させる際、各穴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。次に、各飛び出し端部の先端部を所定の順序で溶接する工程が行われる。
【００１２】
これにより各相のコイルを意味する相コイルがエンドレスに形成されるので、適切な部位でＵ字状セグメントのＵ字状の頭部を切断することにより、頭部側にて各相コイルの引き出し端子を形成することができる。これら引き出し端子をあらかじめ長く形成しておけば、この長く形成した部分を周方向へ屈曲することにより、中性点用の渡り線などとして用いることができる。なお、これらの引き出し端子を頭部側コイルエンドに設けるのは、端部側コイルエンドでは、溶接工程があるため、長い引き出し端子が邪魔になるからである。
【００１３】
上記説明したセグメント順次接合ステータコイルは、従来、車両用交流発電機のステータコイルとして用いられていた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報などにより開示されているセグメント順次接合型ステータコイルでは、次の問題があった。
【００１５】
すなわち、端部先端部のペアを溶接などの接合を行う際に、他の端部先端部のペアが近接していると上記溶接などの接合動作の邪魔となること、溶接された端部先端部のペアは溶接などの接合により径方向へ膨らむこと、端部先端部のペアは絶縁皮膜が当然剥離されているが端部先端部近傍の端部斜行部には絶縁皮膜が被着されているので、端部先端部の溶接熱によりこの端部先端部近傍の絶縁皮膜が軟化したり、溶融したりして垂れたりすると、隣接端部先端部の絶縁皮膜が近接している場合に、変形絶縁皮膜がこの隣接絶縁皮膜にくっついたりして、絶縁性が劣化したり、コイルが局部的に短絡してしまうという問題が生じてしまう。
【００１６】
このような絶縁を十分に確保することは、特にこのセグメント順次接合型ステータコイルを高電圧で用いられる車両用走行モータにおいて特に重要である。
【００１７】
上記説明した問題の発生を防止するには、端部先端部のペア同士の間の径方向隙間を十分に確保する必要がある。
【００１８】
しかしながら、従来のセグメント順次接合型ステータコイルにおいて端部先端部のペアの径方向隙間を大きく設定するためには、スロット内の導体収容位置の径方向ピッチをスロット導体部の径方向幅より余分に大きく設定する必要を生じ、その結果としてスロットの占積率の低下、ステータ径の増大により、モータ体格、重量の増大を招てしまう。
【００１９】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、端部側コイルエンドにおける端部先端部間の電気絶縁性を良好に確保しつつ、モータ径の縮小とモータの軽量化が可能な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を提供することをその目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、径方向へ順番に並んだ偶数個の導体収容位置を有するステータコアのスロットに収容され、順次接続されてＭ（Ｍは３以上の整数）相電機子コイルの相コイルの１ターンを構成する多数のセグメントを有し、前記セグメントは、互いに略１磁極ピッチ離れた一対の前記スロットの互いに異なる導体収容位置に個別に収容される一対のスロット導体部と、前記両スロット導体部から前記ステータコアの一端側へ突出して頭部側コイルエンドを構成する頭部と、前記両スロット導体部から前記ステータコアの他端側へ突出して端部側コイルエンドを構成する一対の飛び出し端部とを有し、前記頭部は、略Ｕ字状の頭部先端部と、前記頭部先端部の両端から周方向かつ軸方向へ斜行して前記一対のスロット導体部に個別に連なる一対の頭部斜行部とからなり、前記飛び出し端部は、前記一対のスロットから周方向かつ軸方向へ斜行する一対の端部斜行部と、前記端部斜行部の先端に形成されて異なる前記セグメントの前記端部斜行部の先端に接合される端部先端部とからなり、前記頭部側コイルエンドは、周方向へみた場合に径方向へ順次配置された複数の前記頭部を有し、前記端部側コイルエンドは、周方向へみた場合に径方向へ順次配置された複数の前記端部を有する回転電機のセグメント順次接合ステータコイルにおいて、
前記端部側コイルエンドは、径方向へ所定の隙間を挟んで順次配置された複数の前記端部先端部を有し、略径方向に隣接する前記各端部斜行部の間の径方向の隙間は、前記ステータコアの端面近傍よりも前記端部先端部近傍にて広くなっていることを特徴としている。
【００２１】
この発明では、端部側コイルエンドにおいて、端部先端部間の径方向ピッチをステータコアの近傍の端部斜行部間の径方向ピッチより大きく形成しているので、ステータコアの径方向幅の増大を抑止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、端部側コイルエンドにおける端部先端部や端部斜行部の望ましくない相互接触、電気絶縁の劣化を防止することができる。また、端部先端部のペアの径方向ピッチを十分に確保することができるので、端部先端部のペアの溶接、接合作業を容易化することができる。更に、各端部斜行部間の隙間が増大することは、これらの隙間を流れる冷却空気流の流れも良くなり、ステータコイルの冷却にも好都合となる。
【００２２】
なお、ステータコアのコイルエンドが収容される空間は、端部側コイルエンドの径方向両側にアイドルスペースがあるので、上記のように端部斜行部を径方向外側又は径方向内側にばらけさせることになんの問題も生じない。
【００２３】
請求項２記載の構成は請求項１記載の構成において更に、径方向外側の前記端部斜行部は、径方向内側の前記端部斜行部に比較して、軸方向を基準として相対的に大角度で径方向外側へ斜行していることを特徴としている。
【００２４】
端部斜行部を径方向外側へ倒すことは、端部斜行部のピッチ拡大を簡単に実施することができるので、製造方法を簡素化することができるという効果を実現することができる。
【００２５】
請求項３記載の構成は請求項１記載の構成において更に、径方向内側の前記端部斜行部は、径方向外側の前記端部斜行部に比較して、軸方向を基準として相対的に大角度で径方向内側へ斜行していることを特徴としている。
【００２６】
これにより、請求項２記載と同様の効果を奏することができる。もちろん、径方向外側寄りの端部斜行部を径方向外側へ、径方向内側寄りの端部斜行部を径方向内側に倒せば、倒し量を減らしつつ上記効果を奏することができる。
【００２７】
なお、上記各項記載の構成において、上記でいうセグメントを後述するセグメントセットとしてもよい。
【００２８】
請求項４記載の構成は請求項１記載の構成において更に、互いに径方向へ隣接する前記各飛び出し端部は、前記ステータコアの端面から等しい距離離れていることを特徴としている。
【００２９】
このようにすれば、溶接を行う電極などを径方向に順次移動させて端部先端部のペアを順次溶接することができ、溶接作業を容易化することができる。なお、この場合、端部先端部は、軸方向へ突出するように変形されていることが好ましい。
【００３０】
請求項５記載の構成は請求項１記載の構成において更に、前記各飛び出し端部の長さは、等しく設定されていることを特徴としている。このようにすれば、必要なセグメントの種類を減らすことができる。また、端部先端部は、略円弧状に配列されることになるので、溶接電極の移動も容易となる。
【００３１】
請求項６記載の構成は請求項１記載の構成において更に、前記端部斜行部は、前記端部先端部間の前記径方向隙間を確保するために、湾曲乃至屈曲していることを特徴としている。
【００３２】
つまり、上記各態様のように端部斜行部の間の径方向隙間をステータコアから遠ざかるにつれて一定の隙間増大率にて拡大する他に、この隙間増大率を径方向外側へ向かうにつれて大きくすることも可能であり、その他、端部斜行部の所定部位にて端部斜行部を径方向外側又は内側へ大きく湾曲したりしても請求項１記載の効果を実現することができる。
【００３３】
請求項７記載の回転電機のセグメント順次接合ステータコイルは、径方向へ順番に並んだ偶数個の導体収容位置を有するステータコアのスロットに収容され、順次接続されてＭ（Ｍは３以上の整数）相電機子コイルの相コイルの１ターンを構成する多数のセグメントを有し、前記セグメントは、互いに略１磁極ピッチ離れた一対の前記スロットの互いに異なる導体収容位置に個別に収容される一対のスロット導体部と、前記両スロット導体部から前記ステータコアの一端側へ突出して頭部側コイルエンドを構成する頭部と、前記両スロット導体部から前記ステータコアの他端側へ突出して端部側コイルエンドを構成する一対の飛び出し端部とを有し、前記頭部は、略Ｕ字状の頭部先端部と、前記頭部先端部の両端から周方向かつ軸方向へ斜行して前記一対のスロット導体部に個別に連なる一対の頭部斜行部とからなり、前記飛び出し端部は、前記一対のスロットから周方向かつ軸方向へ斜行する一対の端部斜行部と、前記端部斜行部の先端に形成されて異なる前記セグメントの前記端部斜行部の先端に接合される端部先端部とからなり、前記頭部側コイルエンドは、周方向へみた場合に径方向へ順次配置された複数の前記頭部を有し、前記端部側コイルエンドは、周方向へみた場合に径方向へ順次配置された複数の前記端部を有する回転電機のセグメント順次接合ステータコイルにおいて、
前記端部側コイルエンドは、略軸方向へ所定の隙間を挟んで順次配置された複数の前記端部先端部を有し、前記端部斜行部は、前記ステータコアの端面から離れた後、湾曲乃至屈曲して略径方向へ突出していることを特徴としている。
【００３４】
すなわち、この構成によれば、端部斜行部を略直角に湾曲乃至屈曲するので、スロット内の導体収容位置の径方向ピッチに左右されずに自由に端部先端部ピッチを設定することができるとともに、端部先端部が径方向外側又は内側へ面するので、溶接作業も容易となる。好適には、各端部先端部のペアを軸方向一列に並べることが好ましい。
【００３５】
請求項８記載の構成は請求項２記載の回転電機のセグメント順次接合ステータコイルの製造方法において、前記スロットに挿通された前記各セグメントの前記頭部先端部を相対回動可能に同軸配置された複数のリングで個別に保持し、前記各リングを回動させて前記各セグメントの前記端部斜行部を周方向へ展開した後、前記ステータコアに支持された前記各セグメントの前記飛び出し端部を径方向外側に一斉に倒し、その後、前記径方向に隣接する前記端部先端部を一対づつ溶接することを特徴としている。
【００３６】
すなわち、この製造方法によれば、上記従来技術などにより公知の同軸回動リング装置を用いて端部斜行部を周方向へ開いた後、このステータコアに支持された各端部斜行部を一斉に径方向外側へ倒して傾斜させるので、各端部斜行部の径方向ピッチをステータコアから遠ざかるにつれて徐々に増大する作業を簡単に実施することができる。
【００３７】
もちろん、端部斜行部の径方向外側への倒し角自体は、セグメント（又はセグメントセット）の端部斜行部の径方向位置により当然異なり、径方向外側の端部斜行部ほど大きな倒し角度が与えられる。
【００３８】
なお、好適には、上記端部斜行部の一斉倒しは、上記同軸回動リングの径方向内側に装備された切頭円錐体をステータコアに向けて軸方向へ押し込むことにより実施することが簡単である。また、ステータコアの端面を支点として径方向外側へ倒すべきセグメント（又はセグメントセット）が径方向へ複数存在する場合には、まず最も外側の端部斜行部を径方向外側へ倒し、次にそれに対して径方向内側に隣接する次のセグメント（セグメントセット）をステータコアに挿通して開き処理し、次にこの次のセグメント（セグメントセット）の端部斜行部を径方向外側に倒し、以下順番に径方向内側の端部斜行部を倒し処理していけばよい。好適には、径方向に異なる位置の各端部斜行部の倒し処理は同軸で径が異なる複数の切頭円錐筒を順番に用いて行うことができる。切頭円錐筒は、上記同軸回動リングと一体に装備することができる。切頭円錐筒と同軸回動リングとのペアは、径方向に異なる端部斜行部ごとに別々に設けて、装置の複雑化を回避することができる。
【００３９】
また、上記倒し処理と開き処理とは同時に実施してもよく、又は、前者を先に後者を後に実施してもよく、後者を先に前者を後に実施してもよい。
【００４０】
請求項９記載の構成は請求項１乃至７のいずれか記載の構成において更に、径方向に隣接する一対の前記導体収容位置に個別に収容される一対の前記スロット導体部に連なる小回り頭部を有する前記セグメントである小回りセグメントと、前記小回り頭部を径方向へ囲む大回り頭部を有する前記セグメントである大回りセグメントとにより構成されるセグメントセットを、径方向へ多数セット有し、径方向方向等しい位置を有して周方向に配列される多数の前記セグメントセットは、所定の相電圧が印加される部分相コイルを形成し、前記相コイルは、径方向に異なる前記セグメントセットにより別々に形成された多数の前記部分相コイルを、径方向に隣接する前記部分相コイル同士の順次接続により直列接続して構成されることを特徴としている。
【００４１】
従来、セグメント順次接合ステータコイルを用いる回転電機の用途としては車両用交流発電機が考えられていたが、更に大出力の車両の走行モータとして採用することが期待される。走行モータは配線、ステータコイルの抵抗損失低減のために従来より格段に高いバッテリ電圧（数百Ｖ）により給電される必要がある。しかし、両者の回転数にほとんど相違がないため、走行モータ用のセグメント順次接合ステータコイルは車両交流発電機用のセグメント順次接合ステータコイルに比較して格段の多ターン化が要求されることになる。
【００４２】
ターン数の増大には、図１５に示すようにセグメント３３（ａ〜ｅ）を多重相互囲み配置すること（図１５では５重）によりスロットＳ内の径方向導体数を増加することが考えられるが、この多重相互囲みセグメント方式によれば、囲み数に等しい種類のセグメントが必要となること、外側のセグメント３３ｅの頭部の配線距離が長くなるために配線抵抗が増大してしまうという問題があった。
【００４３】
特に、このＵ字状のセグメントの頭部先端部Ｈの径方向幅は製造上の理由によりその脚部Ｌ対の径方向幅よりも大きくなるため、図１５では省略したが、実際には図１５によれば頭部側コイルエンド３１１の径方向幅Ｗが相当に大きくなり、頭部側コイルエンド３１１の軸方向長も増大して、モータ軸長が増大し、その体格重量も増大してしまうという問題もあった。
【００４４】
更に、上記したようにセグメントの頭部の径方向幅がその脚部対の径方向幅よりも大きくなるために、展開時の擦れ合いを防止するために径方向に隣接する異なるセグメントの脚部Ｈ、Ｈ間に隙間ｄを確保しなければならず、その分だけスロット占積率が低下してしまうという問題があった。
【００４５】
また更に、上記多重の囲みにより内部のセグメント３３ａは放熱が悪くなるという問題もあった。
【００４６】
このような問題に対し、この構成では、図３に示すように、スロット内の径方向へ連続する４つの導体収容位置を占めるセグメントセットを径方向に積み重ね、周方向に配列される所定のセグメントセットを直列接続して部分相コイルを構成し、それぞれ異なる径方向位置のセグメントセットにより構成されて互いに径方向に隣接する各部分相コイルを径方向に順次接続して相コイルを形成する構成を採用した。
【００４７】
この構成によれば、径方向に隣接する各部分相コイルの接続を異形のＵ字状のセグメントを用いることにより簡単に実施することができ、その上、径方向に異なるセグメントセット（部分相コイル）間の温度や配線長さのばらつきにより電流分布が局部的に集中して局部的に過熱が生じることもなく、容易に多ターン化を実現することができる。
【００４８】
請求項１０記載の構成は請求項９記載の構成において更に、同じ相電圧が印加されるスロット導体部をそれぞれ収容するとともに互いに周方向に連続して隣接する多数の前記スロットにより構成される同相スロット群を有し、共通の前記スロットに収容されてそれぞれ径方向に異なる位置をもつ多数の前記部分相コイルを径方向に隣接する前記部分相コイル同士の順次接続により直列接続してそれぞれ構成されて同相スロット群の互いに異なるスロットに収容される多数の前記直列相コイル回路を有し、前記相コイルは、前記多数の直列相コイル回路を並列接続して構成されることを特徴としている。
【００４９】
従来、セグメント順次接合ステータコイルを用いる回転電機の用途としては車両用交流発電機が考えられていたが、更に大出力の車両の走行モータとして採用することが期待される。このような大出力化には、大電流が必要であり、大電流化のためのセグメント断面積の増大には限界があるため、部分相コイルを並列に接続して相コイルの合計断面積を増大する必要があるが、このような並列接続は渡り線の追加などを必要とするためセグメント順次接続により構成することが容易ではなかった。
【００５０】
そこで、この構成では、請求項９記載の相コイルを直列相コイル回路とし、この直列相コイル回路を複数設け、各直列相コイル回路を同相スロット群の互いに異なるスロットに収容する構成を採用した。本構成によれば、各直列相コイル回路間の配線抵抗のばらつきをなくすことができ、また、各部分相コイル間の電流ばらつきを良好に低減することができる。特に、径方向異なる位置の部分相コイル間の抵抗ばらつきがあったとしても、上記各直列相コイル回路間の抵抗ばらつきが生じないという利点は重要な利点である。
【００５１】
したがって、この構成よれば、多種類のセグメントを用いたり、コイルエンドにて複雑な特別の渡り線を追加したりすることなく、コイルの多ターン化を実現することができ、高電圧を必要とする自動車用走行モータのステータコイルを実現することができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明のセグメント順次接合型ステータコイルを有する高電圧車両用回転電機の例を図に示す各実施形態に基づいて説明する。図１は車両の走行動力発生用の走行モータとして使用されるこの回転電機の軸方向断面図である。ただし、ステータコイルのコイルエンド部分は模式図示されている。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部分断面図である。
（全体構成の説明）
図１において、走行モータは、ステータコア１、ロータ２、ステータコイル３、ハウジング４、回転軸７を有している。ステータコア１は、ハウジング４の周壁内周面に固定され、ステータコイル３はステータコア１の各スロットに巻装されている。ロータ２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ＩＰＭ型ロータであり、ステータコア１の径内側に配置されている。ステータコイル３は三相電機子巻線であって、外部の約３００Ｖのバッテリから給電される三相インバータから給電されている。
【００５３】
この走行モータは、二次電池車又は燃料電池車又はハイブリッド車の走行動力を発生する永久磁石型三相ブラシレスＤＣモータ（同期モータ）であるが、ロータ構造としては、公知の種々の形式に置換可能である。このような種々の形式の同期機自体は周知であるので説明を省略する。
（ステータコイル３の説明）
ステータコイル３は、図２に示す所定数のセグメント（本発明で言うセグメントセット）３３をステータコア１の一側からステータコア１の各スロットに挿通し、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１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（端部先端部ともいう）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。
【００５４】
セグメント（セグメントセット）３３の詳細を更に詳しく説明する。
【００５５】
一つのセグメント（セグメントセット）３３は、略Ｖ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をそれぞれ有する一つの大セグメント３３１と一つの小セグメント３３２とからなる。これにより、ステータコイル３は、ステータコア１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）３１１と、ステータコア１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）部３１２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。
【００５６】
つまり、図１において、頭部側コイルエンド３１１は各セグメント３３の上記頭部により構成され、端部側コイルエンド３１２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。
【００５７】
図１において、４セットのセグメントセット３３が径方向へ順番に挿通されている。３３０１は最も径方向内側のセグメントセット群Ｓ１の一つのセグメント３３の頭部、３３０２は径方向内側から数えて２番目のセグメントセット群Ｓ２の一つのセグメント３３の頭部、３３０３は径方向内側から数えて３番目のセグメントセット群Ｓ３の一つのセグメント３３の頭部、３３０２は最も径方向外側のセグメントセット群Ｓ３の一つのセグメント３３の頭部であり、径方向へ順番に４個並んだ頭部は、前述した頭部側コイルエンド３１１を構成している。ただし、図１では、図示簡単化のために端部側コイルエンド３１２は２つのセグメントセット群の径方向へ並んだ合計８本（４対）の飛び出し端部しか図示していない。
（セグメント３３の説明）
セグメント（セグメントセット）３３を図２を参照して説明する。
【００５８】
セグメント（セグメントセット）３３は、大きい大セグメント（大回りセグメントともいう）３３１と、小さい小セグメント（小回りセグメントともいう）３３２とを有している。この大セグメント３３１とこの大セグメント３３１が囲む小セグメント３３２とをセグメントセットと称する。
【００５９】
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部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。
【００６０】
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部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。
【００６１】
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。
【００６２】
図２では、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、同一のセグメント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略所定奇数磁極ピッチＴ（たとえば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。
（スロット内のセグメントセット配置）
スロットのセグメントセットの配置状態を図３に示す。
【００６３】
３５はスロットである。スロット３５には径方向へ１６個の導体収容位置Ｐ１〜Ｐ１６が設定され、各導体収容位置Ｐ１〜Ｐ１６にはそれぞれ１個のスロット導体部が収容されている。各スロット３５は、４セットのセグメントセット群Ｓ１〜Ｓ４が径方向へ順番に収容し、導体収容位置Ｐ１〜Ｐ４はセグメントセット群Ｓ１を、導体収容位置Ｐ４〜Ｐ８はセグメントセット群Ｓ２を、導体収容位置Ｐ９〜Ｐ１２はセグメントセット群Ｓ３を、導体収容位置Ｐ１３〜Ｐ１６はセグメントセット群Ｓ４を収容している。各セグメントセット群Ｓ１〜Ｓ４はそれぞれ周方向へ配列された多数のセグメント３３からなる。
【００６４】
この最も内側のセグメントセット群Ｓ１を一例として詳しく説明すると、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。他のセグメントセットＳ２〜Ｓ４も上記と同様の配置、構成を持つことは言うまでもない。大セグメント３３１と小セグメント３３２とからなるセグメント（セグメントセット）３３をスロット３５に挿通する状態を図４に示す。
（三相ステータコイルの構成の説明）
径方向に４セット配列されたセグメントセット群Ｓ１〜Ｓ４による三相ステータコイルの接続を図９を参照して以下に説明する。図９はＵ相の相コイルを示す。
【００６５】
１磁極ピッチ当たり９スロット（同相３スロット、３相）、極数１２、スロット数１０８とされる。隣接３スロットは、同相の相電圧が印加される同相スロット群を構成している。１スロットには上記したように１６個の導体収容位置Ｐ１〜Ｐ１６が径方向に形成され、各導体収容位置には１つのスロット導体部が収容される。
【００６６】
各スロットの径方向最内側から数えて１〜４番目の４つの導体収容位置Ｐ１〜Ｐ４に収容されるセグメントセット群Ｓ１は、波巻きなどにより接続されて第１の部分相コイルを各相当たり３個形成する。図９に示すＵ１１、Ｕ２１、Ｕ３１はこの第１の部分相コイルである。部分相コイルＵ１１、Ｕ１２、Ｕ１３は、隣接する同相スロット群を構成する３つスロットのうち互いに異なるスロットに収容される。
【００６７】
各スロットの径方向最内側から数えて５〜８番目の４つの導体収容位置Ｐ５〜Ｐ８に収容されるセグメントセット群Ｓ２は、波巻きなどにより接続されて第２の部分相コイルを各相当たり３個形成する。図９に示すＵ１２、Ｕ２２、Ｕ３２はこの第２の部分相コイルである。部分相コイルＵ１２、Ｕ２２、Ｕ３２は、隣接する同相スロット群を構成する３つスロットのうち互いに異なるスロットに収容される。
【００６８】
各スロットの径方向最内側から数えて９〜１２番目の４つの導体収容位置Ｐ９〜Ｐ１２に収容されるセグメントセット群Ｓ３は、波巻きなどにより接続されて第３の部分相コイルを各相当たり３個形成する。図９に示すＵ１３、Ｕ２３、Ｕ３３はこの第３の部分相コイルである。部分相コイルＵ１３、Ｕ２３、Ｕ３３は、隣接する同相スロット群を構成する３つスロットのうち互いに異なるスロットに収容される。
【００６９】
各スロットの径方向最内側から数えて１３〜１６番目の４つの導体収容位置Ｐ１３〜Ｐ１６に収容されるセグメントセット群Ｓ４は、波巻きなどにより接続されて第４部分相コイルを各相当たり３個形成する。図９に示すＵ１４、Ｕ２４、Ｕ３４はこの第３の部分相コイルである。部分相コイルＵ１４、Ｕ２４、Ｕ３４は、隣接する同相スロット群を構成する３つスロットのうち互いに異なるスロットに収容される。
【００７０】
また、部分相コイルＵ１１、Ｕ１２、Ｕ１３、Ｕ１４は、同相スロット群をなす隣接３スロットのうちの周方向一方側から数えて最初のスロットに収容され、部分相コイルＵ２１、Ｕ２２、Ｕ２３、Ｕ２４は、同相スロット群をなす隣接３スロットのうちの周方向一方側から数えて中央のスロットに収容され、部分相コイルＵ３１、Ｕ３２、Ｕ３３、Ｕ３４は、同相スロット群をなす隣接３スロットのうちの周方向一方側から数えて最後のスロットに収容される。
【００７１】
部分相コイルＵ１１、Ｕ１２、Ｕ１３、Ｕ１４は、隣接する部分相コイル同士が順番に接続されて直列相コイル回路Ｕ１を形成し、部分相コイルＵ２１、Ｕ２２、Ｕ２３、Ｕ２４は、隣接する部分相コイル同士が順番に接続されて直列相コイル回路Ｕ２を形成し、部分相コイルＵ３１、Ｕ３２、Ｕ３３、Ｕ３４は、隣接する部分相コイル同士が順番に接続されて直列相コイル回路Ｕ３を形成する。これらの径方向に隣接する部分相コイル同士の接続は、従来より公知であるように径方向に隣接する２つの部分相コイルの空きの導体収容位置の一つ同士に異形のＵ字状セグメントを挿入して接続される。
【００７２】
たとえば、部分相コイルＵ１２は、通常のセグメント（好ましくは大回りセグメント）を一つ抜くことによりできた一対の空きの導体収容位置の一つと、同様に部分相コイルＵ１３に形成された空きの導体収容位置の一つとにこの異形のＵ字状のセグメントを挿入して、部分相コイルＵ１２、Ｕ１３を接続することができる。
【００７３】
また、部分相コイルＵ１２の残りの一つの空きの導体収容位置と、同様に部分相コイルＵ１１に形成された空きの導体収容位置の一つとにこの異形のＵ字状のセグメントを挿入して、部分相コイルＵ１２、Ｕ１３を接続することができる。
【００７４】
部分相コイルＵ１１の残る一つの空きの導体収容位置には中性点用（引き出し端子用でも良い）の異形セグメントが挿入され、同様に、部分相コイルＵ１４の残る一つの空きの導体収容位置には引き出し端子用（中性点用でも良い）の異形セグメントが挿入される。
【００７５】
直列相コイル回路Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３は、両端同士が接続されて並列接続され、Ｕ相の相コイルを形成する。
【００７６】
以下、通常のセグメント順次接合ステータコイルの標準製造プロセスをまず最初に説明し、その後、この実施例特有の製造工程を説明する。
（標準の頭部捻り工程）
まず、必要本数の小セグメント３３２と大セグメント３３１との展開前の形状をもつ２種類の松葉状セグメントを準備する。これらの松葉状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、その頭部は鋭く屈曲している。次に、松葉状セグメントをＵ字状セグメントに加工してセグメントの一対のスロット導体部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）させる工程が次のように行われる。
【００７７】
この頭部捻り工程を図５、図６を参照して以下に説明する。
【００７８】
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５に示す。図５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。
【００７９】
図６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６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、周方向両側から挟む一対の爪部（一つのみ図示）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、周方向同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。
【００８０】
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の日本の脚部は周方向１磁極ピッチだけ周方向に展開される。
【００８１】
リング１１、１２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せる。１７は、大セグメント３３１、小セグメント３３２が深く落下しないように規制する規制プレートである。規制プレート１７を、径方向外側の２つの脚部が載置される外側規制プレートと、径方向内側の２つの脚部が載置される内側規制プレートとに分割し、この内側規制プレートをリング１１に固定してリング１１と一体に回動させ、この外側規制プレートをリング１２に固定してリング１２と一体に回動させてもよい。
【００８２】
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。
（標準の端部挿入工程）
次に、小回り状のＵ字状セグメント３３２を上記両穴付きリングから抜き出して、図４に一部示すようにステータコア１のスロット３５の中内層位置及び中外層位置に挿通し、大回り状のＵ字状セグメント３３１を上記両穴付きリングから抜き出して、ステータコア１のスロット３５の最内層位置及び最外層位置に挿通する。この時、上記頭部押さえプレート１６で各セグメントがばらけないように保持することにより、各セグメントを一挙に各スロット３５に挿通することができる。その後、この頭部押さえプレート１６は取り外される。
【００８３】
なお、上記した小回り状のＵ字状セグメント３３２、大回り状のＵ字状セグメント３３１のステータコアのスロット３５へ挿通するまでの工程は上記に限られるものではなく、上記した他に種々採用することができる。
（標準の端部捻り工程）
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以下に説明する。
【００８４】
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ている。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。
【００８５】
上記した大セグメント３３１および小セグメント３３２からなるセグメントセットの捻り加工を図７、図８を参照して更に詳しく説明する。図７はステータコイル捻り装置５００の模式縦断面図、図８は図７におけるＡーＡ断面矢視図である。
【００８６】
まず、ステータコイル捻り装置５００の構成を説明する。
【００８７】
ステータコイル捻り装置５００は、ステータコア１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。
【００８８】
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。
【００８９】
図８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１のスロット３５の総数に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。
【００９０】
セグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂは、図８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。
【００９１】
次に、ステータコイル捻り装置５００の作動を説明する。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
次に、捻り整形部５４の回転について説明する。
【００９７】
捻り治具５４１および治具５４３を時計回り方向に第一の角度だけ回転させ、捻り治具５４２および捻り治具５４４を反時計回り方向に第二の角度だけ回転させる。この時、第一の角度と第二の角度の大きさは等しくなくてもよく、両者の合計が必要なスロットピッチとなればよい。
【００９８】
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とが好ましい。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ことが好ましい。
【００９９】
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させ、下降させる。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。
【０１００】
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３３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３３を深く傾け、その後、所定の加工量を超えてセグメント３３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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
また、セグメント３３の端部先端（接合部）３３１ｄ、３３１ｅ、３３２ｄ、３３２ｅのみが、セグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂに挿入されており、また、前述と同様にセグメント３３がセグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂから抜け出ることはない。
（標準の溶接工程）
次に行う標準の溶接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。
【０１０３】
上記セグメントの端部の捻りの後、図１、図２に示すように、径方向内側から１層目と２層目の端部先端部（接合部）が溶接され、径方向内側から３層目と４層目の端部先端部（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、アーク溶接が用いられる。
（この実施例の特徴をなす端部側コイルエンド３１２の形状の説明）
次に、この実施例の特徴をなす端部側コイルエンド３１２の形状を以下に説明する。図１０は、この実施例における端部側コイルエンド３１２を示す径方向部分断面図である。
【０１０４】
１００はステータコア１の端面、１０１はステータコア１の内周面である。各スロット３５には、セグメントセット群Ｓ１が径方向内側に、セグメントセット群Ｓ２が径方向外側に挿通されている。３３０５、３３０６は、径方向内側のセグメントセット群Ｓ１の一つのセグメントセットがもつ一対の端部ペア、３３０７、３３０８は、径方向外側のセグメントセット群Ｓ２の一つのセグメントセット３３がもつ一対の端部ペアである。これら各端部ペア３３０５〜３３０８は、端部側コイルエンド３１２を構成している。
【０１０５】
図１０において、端部ペア３３０６〜３３０８は、それぞれステータコア１の端面１００またはそれから小距離離れた位置から径方向外側へそれぞれ傾斜角θ２、θ３、θ４で傾斜している。傾斜角θ２はθ３より小さく、θ３はθ４より小さく設定されている。端部ペア３３０５〜３３０８の長さは図１０に示すように略等しく設定されている。
【０１０６】
端部ペア３３０５〜３３０８について端部ペア３３０５を例として更に説明する。端部ペア３３０５は、端部先端部３ｃと、端部斜行部３ｄとからなり、径方向に重なった一対の飛び出し端部により構成されている。端部先端部３ｃは一対の飛び出し端部の端部先端部を溶接して構成されており、端部斜行部３ｄは一対の飛び出し端部の端部斜行部により構成されている。端部先端部３ｃは軸方向から見た場合に周方向へ傾斜しておらず、端部斜行部３ｄは軸方向から見た場合に周方向へ傾斜している。端部斜行部３ｄを構成する一対の飛び出し端部の端部斜行部は、周方向互いに逆向きに傾斜している。
【０１０７】
上記構成を採用することにより、径方向に近接する端部先端部３ｃの間に十分な径方向隙間を確保しつつ、スロット内のスロット導体部の径方向ピッチを大幅に縮小することができる。その結果、溶接作業の繁雑化、溶接の信頼性低下を防止しつつ、スロット占積率を向上し、ステータコアの径縮小によるモータの小型軽量化を実現することができる。
【０１０８】
特に、端部先端部３ｃの溶接において、この端部先端部３ｃの側の端部斜行部３ｄの絶縁皮膜が高温となって軟化したりするが、この実施態様の構成によれば、径方向に隣接する端部斜行部３ｄの間には、端部先端部３ｃに近接する部位にて十分な径方向隙間を確保することができるので、溶融あるいは軟化した上記絶縁皮膜が隣接する端部斜行部３ｄの絶縁皮膜にくっついたりして変形し、端部斜行部３ｄ間の電気絶縁性が低下するのを良好に防止することができ、特に走行モータのような高電圧モータにおいて特に有益である。
【０１０９】
（変形態様）
変形態様を図１１に示す。
【０１１０】
この変形態様では、図１０の各端部先端部３ｃの軸方向長を揃え、かつ、各端部先端部３ｃを軸方向に屈曲した形状とした点をその特徴としている。これにより、アーク溶接装置の一対の電極の配置、移動が容易となる。
【０１１１】
（変形態様）
変形態様を図１２に示す。
【０１１２】
この変形態様では、図１０の各端部斜行部３ｄをその中間部で径方向外側へ所定曲率で略直角に曲げたものである。これにより、軸方向に隣接する端部先端部３ｃ間の隙間を十分に設定することができ、溶接作業の容易化とその信頼性向上を期待することができる。
【０１１３】
（変形態様）
変形態様を図１３に示す。
【０１１４】
この変形態様では、図１２の各端部斜行部３ｄをその中間部で径方向外側へ所定曲率で略直角に曲げた後、更に略直角に曲げた点をその特徴としている。これにより、隣接する端部先端部３ｃの間の径方向隙間を十分に確保し、かつ、各端部先端部３ｃを図２同様に径方向に揃えることができるので、溶接作業を簡単化することができる。
【０１１５】
（変形態様）
上記実施例では、端部ペア３３０５〜３３０８を径方向外側へ変形することにより端部先端部３ｃの間の隙間を確保したが、端部ペア３３０５〜３３０８を径方向内側に変形して同様の効果を実現しても良い。
【０１１６】
（変形態様）
端部斜行部３ｄの傾斜角をステータコア１の端面１００から遠ざかるにつれて徐々に増大するようにしてもよい。また、頭部斜行部３ｂの中央部にて屈曲させてもよい。
【０１１７】
（変形態様）
変形態様を図１４に示す。図１４は展開後で溶接前の状態を示す。
【０１１８】
この変形態様では、合計４セットのセグメントセットＳ１〜Ｓ４の合計８対の端部ペア３３０５〜３３１２が径方向に順番に配置されている。
【０１１９】
この変形態様では、各端部ペア３３０５〜３３１２の各端部先端部３ｃを構成する一対の端部先端部のうち、径方向内側の端部先端部３ｅを径方向外側の端部先端部３ｆよりも長く形成し、かつ斜めに切断した点をその特徴としている。
【０１２０】
このようにすれば、各端部ペア３３０５〜３３１２を径方向内側外側へ曲げる際に、端部先端部３ｆを挟んで径方向に隣接する一対の端部先端部３ｅの間の窪みａ１〜ａ７に先が尖ったツールを挿入し、端部先端部３ｅを径方向外側へ押し上げることにより、端部先端部３ｅの径方向外側に隣接する端部先端部３ｆも同時に径方向外側へ押し上げることができ、端部ペア３３０５〜３３１２の曲げ作業を容易に実施することができる。
【０１２１】
更に詳しく説明すると、予め面取りされた円弧状ガイド部材４０００を端部ペア３３０５〜３３１２に挿入し、窪みａ１にツール先端を差し入れて端部ペア３３１２の端部先端部３ｃを径方向外側へ押し上げる。これにより端部ペア３３１２の端部先端部３ｃは円弧状ガイド部材４０００の面取り角部に接して径方向外側へ湾曲する。次に、窪みａ２にツール先端を差し入れて端部ペア３３１１の端部先端部３ｃを径方向外側へ押し上げる。これにより端部ペア３３１１の端部先端部３ｃは円弧状ガイド部材４０００の面取り角部に接して径方向外側へ湾曲する。端部ペア３３１１の押し上げ量は端部ペア３３１２の押し上げ量よりも当然小さく設定されている。以下、順次、ツールを窪みａ３〜ａ７に押し込んで上記押し上げを完了する。
【０１２２】
これにより、簡単な作業により確実に端部側コイルエンド３１２の端部先端部３ｃの相互離散が可能となる。なお、上記ツールは、尖った棒状の物でも良いが、円弧状の形状を有して周方向に隣接する複数の端部先端部３ｃを同時に径方向外側へ押し上げるものでもよい。
【０１２３】
（変形態様）
上記説明では、端部捻り後に実施されていたが、端部捻り工程と同一装置を用いて同時に実施してもよく、端部捻り前に実施しても良い。
【０１２４】
（実施例効果）
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の車両用走行モータの縦断面図である。
【図２】図１のセグメントの模式斜視図である。
【図３】図１のステータコアの径方向部分断面図である。
【図４】セグメントセットをスロットに挿通する直前の状態を示す模式斜視図である。
【図５】セグメントの頭部捻り装置のリングに挿通する状態を示す模式断面図である。
【図６】頭部捻り装置の模式縦断面図である。
【図７】端部捻り装置の模式縦断面図である。
【図８】端部捻り装置のリングの平面図である。
【図９】ステータコイルのＵ相結線図である。
【図１０】好適な実施態様における端部側コイルエンドを示す径方向模式部分断面図である。
【図１１】変形態様における端部側コイルエンドを示す径方向模式部分断面図である。
【図１２】変形態様における端部側コイルエンドを示す径方向模式部分断面図である。
【図１３】変形態様における端部側コイルエンドを示す径方向模式部分断面図である。
【図１４】変形態様における端部側コイルエンドを示す径方向模式部分断面図である。
【図１５】従来のセグメントセットの頭部側コイルエンドを示す径方向模式断面図である。
【符号の説明】
１　　ステータコア
３　　ステータコイル
３３　　セグメント（セグメントセット）
３３１　大セグメント（大回りセグメント）
３３１ａ、３３１ｂ　大セグメント３３１のスロット導体部
３３１ｃ　　　　　　大セグメント３３１の頭部
３３１ｆ、３３１ｇ　大セグメント３３１の飛び出し端部（端部斜行部）
３３１ｄ、３３１ｅ　大セグメント３３１の端部先端部
３３２　小セグメント（小回りセグメント）
３３２ａ、３３２ｂ　小回りセグメント３３２のスロット導体部
３３２ｃ　　　　　　小回りセグメント３３２の頭部
３３２ｆ、３３２ｇ　小回りセグメント３３２の飛び出し端部
３３２ｄ、３３２ｅ　小回りセグメント３３２の端部先端部
３５　スロット
【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】
2004032892.tif 000011
【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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