(57)【要約】【課題】  コイルエンド部の径方向の広がりを防止することができる回転電機の固定子巻線の製造方法および回転電機の固定子巻線を提供すること。【解決手段】  直線部３３ａ、３３ｂのそれぞれを第１の方向Ａと異なる第２の方向Ｂに沿って互いに相対的に移動させることにより頭部３３ｃを捻る第１の捻り工程と、第１の方向Ａを周方向に合わせて直線部のそれぞれを周方向反対側に相対的に移動させて頭部３３ｃを捻る第２の捻り工程と、各直線部をステータコアの周方向に沿って異なる位置に形成された２つのスロットのそれぞれに挿入する挿入工程と、挿入されたセグメント３３の反頭部側を周方向に折り曲げる折り曲げ工程と、折り曲げられた隣接するセグメント３３の端部同士を接合する接合工程とを有する。【選択図】        図９
2005117885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向に沿った位置がずれている２つの直線部を有するＵ字状のセグメントを、前記直線部のそれぞれを周方向反対側に相対的に移動させることにより捻る捻り工程と、
前記捻り工程によって捻られた前記セグメントの各直線部を、固定子鉄心に形成されたスロットに挿入する挿入工程と、
前記スロットに挿入された前記セグメントの反ターン部側を周方向に折り曲げる折り曲げ工程と、
前記折り曲げ工程によって折り曲げられた隣接する前記セグメントの端部同士を接合する接合工程と、
を有する回転電機の固定子巻線の製造方法において、
前記捻り工程の前に、周方向に配置された前記セグメントの各直線部を互いに径方向反対側に相対的に移動させることにより、各直線部の径方向位置および周方向位置をずらす予備工程を備えることを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
Ｕ字状の前記セグメントは、直線状の線材をＵ字状に折り曲げ整形する折り曲げ整形工程によって製造され、
前記予備工程は、前記折り曲げ整形工程によって製造された前記セグメントのそれぞれ毎に行われることを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記予備工程において前記セグメントの各直線部を径方向に沿ってずらす量は、前記セグメントの径方向に沿った幅にほぼ等しいことを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記予備工程において前記セグメントの各直線部を周方向に沿ってずらす量は、前記固定子鉄心の周方向に沿って形成された前記スロットの隣接ピッチ以下であることを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。
【請求項５】
第１の方向に沿って所定間隔で配置された２つの直線部とこれらをつなぐターン部とを有するＵ字状のセグメントを、前記直線部のそれぞれを前記第１の方向と異なる第２の方向に沿って互いに相対的に移動させることにより前記ターン部を捻る第１の捻り工程と、
前記第１の捻り工程によって捻られた前記セグメントの各直線部を、固定子鉄心の周方向に沿って異なる位置に形成された２つのスロットのそれぞれに挿入する挿入工程と、
前記スロットに挿入された前記セグメントの反ターン側を周方向に折り曲げる折り曲げ工程と、
前記折り曲げ工程によって折り曲げられた隣接する前記セグメントの端部同士を接合する接合工程と、
を有することを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記第１の捻り工程と前記挿入工程の間に、前記第１の方向を周方向に合わせて、前記直線部のそれぞれを周方向反対側に相対的に移動させることにより前記ターン部を捻る第２の捻り工程を有することを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記第１の捻り工程は、１本１本の前記セグメント毎に行われ、
前記第２の捻り工程は、前記固定子鉄心の周方向に形成された前記スロットの数に対応する複数本の前記セグメントについて同時に行われることを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。
【請求項８】
径方向に沿った位置がずれている２つの直線部を有するＵ字状のセグメントを、前記直線部のそれぞれを周方向反対側に相対的に移動させることにより捻る捻り工程と、
前記捻り工程によって捻られた前記セグメントの各直線部を、固定子鉄心に形成されたスロットに挿入する挿入工程と、
前記スロットに挿入された前記セグメントの反ターン部側を周方向に折り曲げる折り曲げ工程と、
前記折り曲げ工程によって折り曲げられた隣接する前記セグメントの端部同士を接合する接合工程と、
を有する回転電機の固定子巻線の製造方法において、
前記捻り工程の前に、周方向に配置されたＵ字状の前記セグメントの各直線部が径方向反対側に相対的に移動するようにＵ字状の前記セグメントのターン部を整形加工する予備工程を備えることを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記予備工程は、前記ターン部に対して加圧整形を行うことを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。
【請求項１０】
請求項８において、
前記予備工程は、前記２つの直線部をそれぞれの延在方向に沿った軸を回転中心にして同じ方向に回転させることを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記２つの直線部のそれぞれの回転角は、異なる値に設定可能であることを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれかにおいて、
前記捻り工程は、複数の前記セグメントについて同時に行うことを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜４、８〜１２のいずれかに記載された製造方法によって製造される回転電機の固定子巻線であって、
前記挿入工程において前記固定子鉄心の各スロットに挿入される前記セグメントには小セグメントとこの小セグメントを囲む大セグメントが含まれており、
少なくとも前記小セグメントについては、前記予備工程を用いて製造された前記セグメントを用いることを特徴とする回転電機の固定子巻線。
【請求項１４】
請求項５〜７のいずれかに記載された製造方法によって製造される回転電機の固定子巻線であって、
前記挿入工程において前記固定子鉄心の各スロットに挿入される前記セグメントには小セグメントとこの小セグメントを囲む大セグメントが含まれており、
少なくとも前記小セグメントについては、前記第１の捻り工程を用いて製造された前記セグメントを用いることを特徴とする回転電機の固定子巻線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車やトラックに搭載される電動機や発電機等の回転電機の固定子巻線を製造する回転電機の固定子巻線の製造方法および回転電機の固定子巻線に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、固定子鉄心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固定子巻線を備えた回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この回転電機では、固定子巻線を構成するそれぞれのＵ字状のセグメントは、固定子鉄心に挿入される前に、各直線部が径方向に配置された状態で捻り治具にセットされた後各直線部が互いに周方向反対向きに捻られる。このようにして捻られた各セグメントが固定子鉄心のスロットに挿入された後、スタータコア端面から突出する反ターン部側の端部が周方向に整形された後に接合されて所定の巻線仕様を有する固定子巻線が完成する。上述した捻り治具に挿入される前のＵ字状のセグメントの製造方法として、１本の線材を所定長さに切断した後にＵ字状に折り曲げる手法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この手法では、線材をＵ字状に折り曲げる際に、折り曲げ部分に曲げ過ぎ防止部材を介在させることにより、折り曲げ部分における過度の折り曲げを防止し、線材の周囲に形成されている絶縁皮膜の破損を防いでいる。
【特許文献１】特許第３１１８８３７号公報（第４−７頁、図１−１５）
【特許文献２】特開２００１−４５７２１号公報（第３−８頁、図１−１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述した特許文献２に開示された手法を用いてＵ字状のセグメントを製造する場合には、セグメントのターン部近傍の幅が曲げ過ぎ防止部材の分だけ大きくなるため、固定子鉄心の一のスロットに挿入されるセグメントの本数が多くなると、ターン部によって構成される固定子巻線のコイルエンド部が径方向に広がるという問題があった。例えば、Ｕ字状の大小のセグメントを径方向に４組配置して固定子巻線が形成される場合を考えると、Ｕ字状のセグメントのそれぞれは、直線部の径方向寸法よりもターン部の径方向寸法の方が大きくなるため、スロット内に挿入された直線部の占積率を高くすると（スロット内に隙間がほとんどないように各直線部を径方向に並べて配置すると）、ターン部が径方向外側（あるいは内側）に突出することになり、その外周側に配置されるフレーム（あるいは内周側に配置される回転子）と干渉しないようにすると回転電機の小型化が難しくなる。しかも、それぞれのターン部を外径側に傾斜させる場合には、この傾斜のための工程を追加する必要があり、工程が複雑になるため好ましくない。また、４組のＵ字状のセグメントの各ターン部を互いに軸方向にずらすことにより径方向への突出量を減らすことが考えられるが、この場合には軸方向の小型化が困難になるとともに、それぞれの組毎にセグメントの長さが変化して抵抗値にばらつきが生じるため、やはり採用は難しい。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、コイルエンド部の径方向の広がりを防止することができる回転電機の固定子巻線の製造方法および回転電機の固定子巻線を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明の回転電機の固定子巻線の製造方法は、径方向に沿った位置がずれている２つの直線部を有するＵ字状のセグメントを、直線部のそれぞれを周方向反対側に相対的に移動させることにより捻る捻り工程と、捻り工程によって捻られたセグメントの各直線部を、固定子鉄心に形成されたスロットに挿入する挿入工程と、スロットに挿入されたセグメントの反ターン部側を周方向に折り曲げる折り曲げ工程と、折り曲げ工程によって折り曲げられた隣接するセグメントの端部同士を接合する接合工程とを有しており、捻り工程の前に、周方向に配置されたセグメントの各直線部を互いに径方向反対側に相対的に移動させることにより、各直線部の径方向位置および周方向位置をずらす予備工程を備えている。このように、捻り工程に用いられるＵ字状のセグメントは、その前に行われる予備工程において２つの直線部の径方向位置および周方向位置がずらされているため、周方向に沿って投影されたこれら２つの直線部の位置を径方向に沿って接近させた場合であっても、ターン部において極端に小さな半径でセグメントを曲げる必要がなく、このようなセグメントを用いて形成される固定子巻線のコイルエンド部の径方向の広がりを防止することができる。
【０００６】
また、上述したＵ字状のセグメントは、直線状の線材をＵ字状に折り曲げ整形する折り曲げ整形工程によって製造され、予備工程は、折り曲げ整形工程によって製造されたセグメントのそれぞれ毎に行われることが望ましい。これにより、折り曲げ整形工程に合わせて予備工程を実施することができるため、工程を追加することによる遅延時間を最小限に抑えることができる。
【０００７】
また、上述した予備工程においてセグメントの各直線部を径方向に沿ってずらす量は、セグメントの径方向に沿った幅にほぼ等しいことが望ましい。これにより、コイルエンド部の径方向の広がりを最小限に抑えることができる。
【０００８】
また、上述した予備工程においてセグメントの各直線部を周方向に沿ってずらす量は、固定子鉄心の周方向に沿って形成されたスロットの隣接ピッチ以下であることが望ましい。これにより、捻り工程を実施する際の隣接するセグメント間の干渉を防止することができる。
【０００９】
また、上述した挿入工程では、複数のスロットに対応する複数のセグメントについて並行して行われることことが望ましい。このように、複数本のセグメントを各スロットに挿入する動作を並行して行うことにより、その後の捻り工程においてこれら複数本のセグメントを同時に捻ることができるため、製造工程の効率を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の回転電機の固定子巻線の製造方法は、径方向に沿った位置がずれている２つの直線部を有するＵ字状のセグメントを、直線部のそれぞれを周方向反対側に相対的に移動させることにより捻る捻り工程と、捻り工程によって捻られたセグメントの各直線部を、固定子鉄心に形成されたスロットに挿入する挿入工程と、スロットに挿入されたセグメントの反ターン部側を周方向に折り曲げる折り曲げ工程と、折り曲げ工程によって折り曲げられた隣接するセグメントの端部同士を接合する接合工程とを有しており、捻り工程の前に、周方向に配置されたＵ字状のセグメントの各直線部が径方向反対側に相対的に移動するようにＵ字状のセグメントのターン部を整形加工する予備工程を備えている。このように、捻り工程に用いられるＵ字状のセグメントは、その前に行われる予備工程においてＵ字状のセグメントのターン部を整形加工することにより２つの直線部の径方向位置がずらされているため、周方向に沿って投影されたこれら２つの直線部の位置を径方向に沿って接近させた場合であっても、ターン部において極端に小さな半径でセグメントを曲げる必要がなく、このようなセグメントを用いて形成される固定子巻線のコイルエンド部の径方向の広がりを防止することができる。
【００１１】
また、上述した予備工程は、ターン部に対して加圧整形を行うことが望ましい。ターン部に対して直接加圧整形してターン部を捻ることにより、２つの直線部の径方向に沿った相対的な位置を確実に移動させることができる。
【００１２】
また、上述した予備工程は、２つの直線部をそれぞれの延在方向に沿った軸を回転中心にして同じ方向に回転させることが望ましい。各直線部を別々に回転させることによっても、２つの直線部の径方向に沿った相対的な位置を確実に移動させることができる。
【００１３】
また、上述した２つの直線部のそれぞれの回転角は、異なる値に設定可能であることが望ましい。これにより、複数のスロットが放射状に形成されている場合であって異なるスロットに各直線部が挿入される際に、各直線部の向きをスロットの向きに個別に合わせることが容易となる。
【００１４】
また、上述した捻り工程は、複数のセグメントについて同時に行うことが望ましい。複数のセグメントに対して同時に捻り工程を行うことにより、作業効率を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明の回転電機の固定子巻線の製造方法は、第１の方向に沿って所定間隔で配置された２つの直線部とこれらをつなぐターン部とを有するＵ字状のセグメントを、直線部のそれぞれを第１の方向と異なる第２の方向に沿って互いに相対的に移動させることによりターン部を捻る第１の捻り工程と、第１の捻り工程によって捻られたセグメントの各直線部を、固定子鉄心の周方向に沿って異なる位置に形成された２つのスロットのそれぞれに挿入する挿入工程と、スロットに挿入されたセグメントの反ターン側を周方向に折り曲げる折り曲げ工程と、折り曲げ工程によって折り曲げられた隣接するセグメントの端部同士を接合する接合工程とを有している。このように、第２の捻り工程に用いられるＵ字状のセグメントは、その前に行われる第１の捻り工程において２つの直線部の径方向位置および周方向位置がずらされているため、周方向に沿って投影されたこれら２つの直線部の位置を径方向に沿って接近させた場合であっても、ターン部において極端に小さな半径でセグメントを曲げる必要がなく、このようなセグメントを用いて形成される固定子巻線のコイルエンド部の径方向の広がりを防止することができる。
【００１６】
また、上述した第１の捻り工程と挿入工程の間に、第１の方向を周方向に合わせて、直線部のそれぞれを周方向反対側に相対的に移動させることによりターン部を捻る第２の捻り工程を有することが望ましい。特に、上述した第１の捻り工程は、１本１本のセグメント毎に行われ、第２の捻り工程は、固定子鉄心の周方向に形成されたスロットの数に対応する複数本のセグメントについて同時に行われることが望ましい。これにより、第１の捻り工程において捻り成形された後の各セグメントをまとめて成形することができ、工程の簡略化による製造時間の短縮が可能になる。
【００１７】
また、本発明の回転電機の固定子巻線は、上述した挿入工程において固定子鉄心の各スロットに挿入されるセグメントには小セグメントとこの小セグメントを囲む大セグメントが含まれており、少なくとも小セグメントは、上述した予備工程あるいは第１の捻り工程を用いて製造されたセグメントが用いられている。特に小セグメントのターン部の半径が小さくなってこの部分の絶縁皮膜が破損しやすいため、この小セグメントを本発明の製造方法で製造することによりターン部の小径化が可能になり、コイルエンド部全体が径方向に広がることを有効に防止することができる。また、大セグメントを他の方法、例えば特許文献１、２に開示された方法で製造したものを用いることにより、固定子鉄心から突出した直線部が捻り工程（あるいは第２の捻り工程）を実施する際に捻られる程度を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した一実施形態の回転電機について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１は、車両の走行動力発生用に用いられる一実施形態の回転電機としての走行モータの軸方向断面図である。また、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である。図３は、ステータコアに設けられた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。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の走行モータ１００は、ステータコア（固定子鉄心）１、ロータ２、ステータコイル（固定子巻線）３、ハウジング４、回転軸７を含んで構成されている。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る。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のバッテリに接続された三相インバータから給電されている。
【００２１】
この走行モータ１００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動作原理についての詳細な説明は省略する。
【００２２】
ステータコイル３は、図２に示す所定形状のセグメント３３をステータコア１の一方の端面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の他方の端面側に必要な長さだけ突出させ、各セグメント３３の飛び出し端部を周方向にほぼ電気角で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（絶縁皮膜）で被覆された長板Ｕ字形状を有している。
【００２３】
なお、図１に示すように、本実施形態のステータコイル３では、最内周側に配置されたセグメントセットＳ１と最外周側に配置されたセグメントセットＳ４が図２に示す大小のセグメント３３を組み合わせた構造を有しており、その中間に配置されたセグメントセットＳ２、Ｓ３は１本のセグメント３３からなる構造を有している。
【００２４】
次に、２本のセグメント３３からなるセグメントセットＳ１（セグメントセットＳ４についても同様である）の詳細を更に詳しく説明する。セグメントセットＳ１は、ほぼＶ字状のターン部としての頭部と、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２つのセグメント３３からなっている。これら２つのセグメント３３において、小さい方を小セグメント３３２、この小セグメント３３２を囲む大きい方を大セグメント３３１と称する。なお、ステータコア１の各スロット３５に挿入される前の状態では飛び出し端部が形成されておらず、スロット導体部と飛び出し端部に相当する部分が直線部を形成している。
【００２５】
ステータコイル３は、ステータコア１の一方の端面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部）３１と、ステータコア１の他方の端面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部（端部側コイルエンド部）３２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。つまり、図１において、頭部側コイルエンド３１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３２は各セグメント３３の上記飛び出し端部により構成されている。
【００２６】
大セグメント３３１は、スロット導体部３３１ａ、３３１ｂと、頭部３３１ｃと、飛び出し端部３３１ｆ、３３１ｇとを有する。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。
【００２７】
小セグメント３３２は、スロット導体部３３２ａ、３３２ｂと、頭部３３２ｃと、飛び出し端部３３２ｆ、３３２ｇとを有する。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。
【００２８】
符号「’」は、図示しない大セグメント３３１または小セグメント３３２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。
【００２９】
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、ステータコア１の一のスロットに収容される場合、同じ大セグメント３３１および小セグメント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、この一のスロットから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））離れた他の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。
【００３０】
ステータコア１の各スロット３５におけるセグメントの配置状態を図３を用いて説明する。各スロット３５には径方向に沿って１２個の導体収容位置Ｐ１〜Ｐ１２が設定され、各導体収容位置Ｐ１〜Ｐ１２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つのセグメントセット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Ｓ１を、導体収容位置Ｐ５、Ｐ６はセグメントセットＳ２を、導体収容位置Ｐ７、Ｐ８はセグメントセットＳ３を、導体収容位置Ｐ９〜Ｐ１２はセグメントセットＳ４を収容している。
【００３１】
この最も内側のセグメントセット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１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。セグメントセットＳ４については上記と同様の配置を有しており、他のセグメントセットＳ２、Ｓ３については上記の配置から一方のセグメント３３（例えば小セグメント３３２）のみを抜き出した配置を有している。図４は、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ットＳ１をスロット３５に挿入する状態を示す図である。
【００３２】
次に、ステータコイル３の製造工程について説明する。
【００３３】
（折り曲げ整形工程）
まず、断面が平角形状（矩形形状）の連続する線材を所定長さに切断した後、中央近傍で折り曲げることにより、セグメントセットＳ１〜Ｓ４のそれぞれを構成する整形前のＵ字状のセグメント３３を製造する。図５は、折り曲げ整形工程によって製造されたＵ字状のセグメント３３の正面図である。図６は、図５に示すセグメント３３の側面図であり、頭部側から見た状態が示されている。図７は、図５に示すセグメント３３の斜視図である。これらの図に示すように、Ｕ字状に整形されたセグメント３３は、頭部３３ｃを挟んで２本の直線部３３ａ、３３ｂを有している。
【００３４】
（第１の捻り工程）
次に、折り曲げ整形工程によってＵ字状に整形された後の１本１本のセグメント３３に対して、頭部３３ｃを捻る第１の捻り工程が行われる。２つの直線部３３ａ、３３ｂが並ぶ方向を第１の方向とすると、この第１の捻り工程では、２つの直線部３３ａ、３３ｂのそれぞれをこの第１の方向と異なる第２の方向に沿って互いに相対的に移動させることにより、頭部３３ｃ近傍のセグメント３３が捻られる。
【００３５】
図８および図９は、第１の捻り工程の詳細を示す図であり、捻り治具を用いた捻り整形の前後の状態が示されている。図８および図９に示すように、第１の捻り工程は、固定クランパ２００と可動クランパ２１０とを組み合わせた捻り治具によって行われる。固定クランパ２００は、収納部２０２、移動部２０４、調整部２０６を含んでいる。収納部２０２は、一部にセグメント３３の一方の直線部３３ａを収納する凹部を有している。この凹部に直線部３３ａの隣接する２つの側面が当接する。移動部２０４は、側面の一部に平面部を有する円筒状の調整部２０６を回転自在に収納しており、平面部を直線部３３ａの側面に押圧することにより、収納部２０２と移動部２０４によって一方の直線部３３ａが拘束される。回転自在の調整部２０６を設けることにより、この調整部２０６に形成された平面部が直線部３３ａの側面と並行になるように調整することが可能になり、直線部３３ａの拘束を確実に行うことができる。
【００３６】
同様に、可動クランパ２１０は、収納部２１２、移動部２１４、調整部２１６を含んでいる。収納部２１２は、一部にセグメント３３の他方の直線部３３ｂを収納する凹部を有している。この凹部に直線部３３ｂの隣接する２つの側面が当接する。移動部２１４は、側面の一部に平面部を有する円筒状の調整部２１６を回転自在に収納しており、平面部を直線部３３ｂの側面に押圧することにより、収納部２１２と移動部２１４によって他方の直線部３３ｂが拘束される。回転自在の調整部２１６を設けることにより、この調整部２１６に形成された平面部が直線部３３ｂの側面と並行になるように調整することが可能になり、直線部３３ｂの拘束を確実に行うことができる。
【００３７】
また、可動クランパ２１０は、駆動機構（図示せず）によって全体が移動可能に構成されている。図８に示すように、捻り整形前のセグメント３３の２つの直線部３３ａ、３３ｂが並んでいる方向を第１の方向Ａとしたときに、図９に示すように、この第１の方向Ａとほぼ垂直な第２の方向Ｂに沿って可動クランパ２１０が移動する。これにより、固定クランパ２００と可動クランパ２１０とによって拘束された２つの直線部３３ａ、３３ｂのぞれぞれが第１の方向Ａとほぼ垂直に相対的に移動し、頭部３３ｃが捻られる。なお、本実施形態では、第１の捻り工程によって、２つの直線部３３ａ、３３ｂは、第１の方向Ａに沿って互いにスロット３５の隣接ピッチ分隔たった位置に配置される。また、第１の捻り工程においてセグメント３３の各直線部３３ａ、３３ｂを径方向に沿ってずらす量は、セグメント３３の径方向に沿った幅にほぼ等しく設定されている。
【００３８】
図１０は、第１の捻り工程によって捻り整形が行われた後のセグメント３３を示す斜視図である。図１０に示すセグメント３３では、図７に示した捻り整形前のセグメント３３に対して一方の直線部３３ｂが第１の方向Ａと異なる向きに移動し、頭部３３ｃが捻られていることがわかる。
【００３９】
上述した折り曲げ整形工程と第１の捻り工程は、セグメントセットＳ１〜Ｓ４を構成する全てのセグメント３３について行われる。
【００４０】
（第２の捻り工程）
次に、上述した第１の方向Ａを周方向に合わせて、セグメント３３の直線部３３ａ、３３ｃのそれぞれを周方向反対側に相対的に移動させることにより頭部３３ｃを捻る第２の捻り工程が行われる。例えば、セグメントセットＳ１に含まれる２つのセグメント３３（大セグメント３３１と小セグメント３３２）に対して同時に捻り整形を行う場合について説明する。
【００４１】
図１１は、第２の捻り工程で用いられる捻り治具の断面図である。また、図１２は図１１に示した捻り治具の要部を示す斜視図である。図１１に示すように、捻り治具３００は、内側捻り部３１１および外側捻り部３１２と、これら内側捻り部３１１、外側捻り部３１２をそれぞれ回転駆動する回転駆動機構３１３、３１４と、コントローラ３１５、セグメント押さえ３１６およびセグメント押し上げ治具３１７、昇降駆動機構３１８等を備えている。
【００４２】
内側捻り部３１１には、大セグメント３３１および小セグメント３３２の各スロット導体部３３１ａ、３３２ａ（直線部３３ａ）が挿入されて保持されるセグメント挿入穴３２１、３２２が径方向に隣接して設けられている。このセグメント挿入穴３２１、３２２は、ステータコア１のスロット３５の数に対応した数だけ等間隔で周方向に並べて形成されている。すなわち、本実施形態では、等間隔で周方向に並べられた多数のセグメント挿入穴３２１、３２２が同心円上に形成されている。外側捻り部３１２についても同様であり、等間隔で周方向に並べられた多数のセグメント挿入穴３２３、３２４が同心円上に形成されている。この結果、内側捻り部３１１と外側捻り部３１２には、内側から４個のセグメント挿入穴３２１、３２２、３２３、３２４が並んで形成される。
【００４３】
図１２に示すように、１組の大セグメント３３１と小セグメント３３２の一方の直線部３３ｂとしてのスロット導体部３３１ｂ、３３２ｂが外側捻り部３１２のセグメント挿入穴３２４、３２３に挿入されるとともに、他方の直線部３３ａとしてのスロット導体部３３１ａ、３３２ａが内側捻り部３１１の１スロットピッチ分ずれたセグメント挿入穴３２１、３２２に挿入される。
【００４４】
全てのセグメント挿入穴３２１、３２２、３２３、３２４に大セグメント３３１と小セグメント３３２が挿入された後、環状のセグメント押さえ３１６を内側捻り部３１１および外側捻り部３１２の上方から降下させて、大セグメント３３１の頭部３３１ｃに当接する。これにより、捻り工程において大セグメント３３１と小セグメント３３２とがセグメント挿入穴３２１、３２２、３２３、３２４から浮き上がることを防止することができる。
【００４５】
内側捻り部３１１および外側捻り部３１２のそれぞれは、コントローラ３１５によって制御される回転駆動機構３１３、３１４によって回転駆動される。本実施形態では、捻り治具３００の上方から見て、内側捻り部３１１は反時計回りに、外側捻り部３１２は時計回りにそれぞれ所定量回転駆動されるが、第２の捻り工程を実施する前の状態で各セグメント３３の各直線部３３ａ、３３ｂは既に周方向に１スロットピッチ分ずれて配置されているため、この１スロットピッチ分のずれを考慮して外側捻り部３１２と内側捻り部３１１の回転駆動量が設定されている。
【００４６】
なお、セグメントセットＳ４に含まれる２つのセグメント３３に対しても同じ要領で第２の捻り工程が実施されるが、セグメントセットＳ２、Ｓ３については各セグメントセットに含まれる１本のセグメント３３に対して同じ要領で第２の捻り工程が実施される。例えば、図１１および図１２において大セグメント３３１を除いて小セグメント３３２のみを対象に第２の捻り工程を実施すればよい。
【００４７】
また、上述した第１の捻り工程が請求項１における「予備工程」に、第２の捻り工程が請求項１における「捻り工程」に相当する。
【００４８】
（挿入工程）
次に、第２の捻り工程によって捻り整形が行われた後の各セグメント３３をステータコア１の各スロット３５に軸方向に沿った一方の端面側から挿入する。このとき、セグメントセットＳ１、Ｓ４については、図４に示すように、小セグメント３３２を大セグメント３３１が囲むように揃えた状態で挿入が行われる。
【００４９】
（折り曲げ工程）
各セグメント３３を挿入後、頭部３３ｃと反対側であってステータコア１の端面から突出する直線部３３ａ、３３ｂがステータコイル３の巻線仕様にしたがって周方向に折り曲げられる。
【００５０】
（接合工程）
折り曲げ工程によって折り曲げられた隣接する各セグメント３３の直線部３３ａ、３３ｂの端部同士を、溶接、超音波溶着、アーク溶接、ろう付け等の手段によって電気的導通を得るように接合され、図１に断面を示すようなステータコイル３が得られる。
【００５１】
図１３は、本実施形態の製造工程を用いて製造されたステータコイル３の部分的な斜視図であり、頭部側コイルエンド部３１の詳細形状が示されている。なお、図１３では、最外周側に配置されているセグメントセットＳ４について頭部側コイルエンド部３１の詳細形状が示されている。本実施形態の製造方法で製造される各セグメント３３は、頭部３３ｃにおいて線材の延在方向がステータコア１の端面とほぼ平行になるため、その分だけ頭部側コイルエンド部３１の高さ（回転軸７に沿った高さ）を低くすることができ、走行モータ１００の軸方向の小型化に有利となる。
【００５２】
このように、本実施形態の走行モータ１００に用いられているステータコイル３では、第２の捻り工程に用いられるＵ字状のセグメント３は、その前に行われる第１の捻り工程において２つの直線部３３ａ、３３ｂの径方向位置および周方向位置がずらされているため、周方向に沿って投影されたこれら２つの直線部３３ａ、３３ｂの位置を径方向に沿って接近させた場合であっても、頭部３３ｃにおいて極端に小さな半径でセグメント３３を曲げる必要がなく、このようなセグメント３３を用いて形成されるステータコイル３の頭部側コイルエンド部３１の径方向の広がりを防止することができる。
【００５３】
特に、Ｕ字状のセグメント３３は、折り曲げ整形工程において直線状の線材をＵ字状に折り曲げ整形し、次の第１の捻り工程は、折り曲げ整形工程によって製造されたセグメント３３のそれぞれ毎に行われているため、折り曲げ整形工程に合わせて第１の捻り工程を実施することができ、工程を追加することによる遅延時間を最小限に抑えることができる。
【００５４】
また、第１の捻り工程においてセグメント３３（特に小セグメント３３２）の各直線部３３ａ、３３ｂを径方向に沿ってずらす量は、セグメント３３の径方向に沿った幅にほぼ等しくなるように設定されているため、頭部側コイルエンド部３１の径方向の広がりを最小限に抑えることができる。
【００５５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、セグメントセットＳ１、Ｓ４を構成する大セグメント３３１と小セグメント３３２の両方を同じ方法で製造したが、大セグメント３３１については従来手法を用いるようにしてもよい。すなわち、小セグメント３３２については、特許文献１、２に開示された方法を用いるとコイルエンド部の径方向の広がりが大きくなるが、大セグメント３３１のみを考えた場合にはこのような不都合はない。したがって、本実施形態の手法を用いて製造した小セグメント３３２と従来手法を用いて製造した大セグメント３３１とを組み合わせた場合であっても頭部側コイルエンド部３３１の径方向の広がりを防止することができる。
【００５６】
図１４は、本実施形態の手法で製造された小セグメント３３２と従来手法で製造された大セグメント３３１を組み合わせた頭部側コイルエンド部３１の詳細形状を示す部分的な斜視図である。従来手法では、２つの直線部３３ａ、３３ｂが径方向に沿って配置された状態で図１１および図１２に示す捻り治具３００に各セグメント３３がセットされた後、これらの直線部３３ａ、３３ｂが互いに周方向反対側に捻られるが、この捻り整形後の直線部３３ａ、３３ｂの径方向側面はほぼ周方向に沿った向きを維持する傾向がある。したがって、図１４に示すように、本実施形態の手法で製造した小セグメント３３１と従来手法で製造した大セグメント３３２を用いた場合には、頭部側コイルエンド部３１に含まれる最内径側および最外径側の大セグメント３３１の直線部の側面が周方向に対して傾斜することを防止することができ、頭部側コイルエンド部３１の内周側あるいは外周側に配置されたロータ２やハウジング４との間の干渉の可能性を低減する効果もある。
【００５７】
また、上述した実施形態では、第２の捻り工程において各セグメント３３の頭部３３ｃに対して捻り整形を行う際に、セグメント押さえ３１６によって頭部の軸方向に沿った移動のみを拘束したが、これに加えて、径方向の移動を拘束するようにしてもよい。
【００５８】
図１５は、セグメント押さえの形状を変更した捻り治具の変形例を示す図である。図１５に示すセグメント押さえ３１６Ａは、大セグメント３３１の内周側の側面と外周側の側面とを拘束しながら捻り整形を行う内周拘束部３５０と外周拘束部３５２とを有している。第２の捻り工程においてセグメントの各直線部を捻る量が多くなると、各直線部が挿入される２つのセグメント挿入穴の間を直線的に連結する向き（径方向内側）に頭部が移動しやすくなるが、上述したセグメント押さえ３１６Ａを用いることにより、この移動を制限することができる。これにより、第２の捻り工程による捻り整形後の各セグメントを周方向に投影してみたときに、径方向に沿って頭部が移動してロータ２と干渉しやすくなることを防止することができる。
【００５９】
また、上述した実施形態では、セグメント３３の頭部３３ｃが所定の半径を有する円弧形状を有する場合について説明したが、頭部３３ｃに直線部を形成するようにしてもよい。図１６は、セグメント３３の変形例を示す図である。図１６に示すように、頭部３３ｃに直線部３３ｈを形成すると、第１の捻り工程においてこの直線部３３ｈのみをＳ字状に捻り整形することが可能になり、第１の捻り工程における各直線部３３ａ、３３ｂの変形を少なくすることができる。
【００６０】
また、上述した実施形態では、第１の捻り工程が終了した段階で、図９に示す第１の方向Ａに沿って、セグメント３３の２つの直線部３３ａ、３３ｂが１スロットピッチ分ずれるようにしたが、このずれは１スロットピッチ分よりも大きくあるいは小さくしてもよい。但し、これら２つの直線部３３ａ、３３ｂの第１の方向Ａに沿った間隔を大きく設定するとともに、これら２つの直線部３３ａ、３３ｂの間をほぼ直線状に結ぶように頭部３３ｃの捻り整形を行うと、次の第２の捻り工程において捻り治具３００に各セグメント３３をセットする際に、隣接する各セグメント３３の頭部３３ｃ同士が干渉して後工程を行うことができなくなるため、このような干渉を確実に防止するためには２つの直線部３３ａ、３３ｂの第１の方向Ａに沿った間隔は１スロットピッチ以下に設定することが望ましい。
【００６１】
また、これら２つの直線部３３ａ、３３ｂの間隔を大きく設定した場合であっても、拘束治具を用いることにより、実際に第１の捻り工程によってＳ字状に整形される部分を１スロットピッチ以下に押さえることができる。例えば、図１７に示すように、固定クランパ２００の収納部２０２と移動部２０４を拘束治具として用いるとともに、可動クランパ２１０の収納部２１２と移動部２１４を拘束治具として用いることにより、２つの直線部３３ａ、３３ｂの第１の方向Ａに沿った間隔とは無関係に頭部３３ｃがＳ字状に変形する範囲を１スロットピッチ以内に設定することが可能になる。これにより、間隔が大きな２つの直線部３３ａ、３３ｂを有するセグメント３３を形成することが可能になる。したがって、このようにして各直線部３３ａ、３３ｂの間隔を次第に広くしていって第２の捻り工程が終了した後の各直線部３３ａ、３３ｂの位置に合わせることもでき、この場合には、第２の捻り工程を省略することもできる。これにより、工程の簡略化が可能になる。
【００６２】
また、上述した実施形態では、走行モータ１００に用いられるステータコイル３を製造する場合について説明したが、他の回転電機、例えば交流発電機に用いられるステータコイルを製造する場合にも本発明を適用することができる。
【００６３】
また、上述した実施形態では、セグメント３３の２つの直線部３３ａ、３３ｂを移動させることによりターン部としての頭部３３ｃを変形させたが、頭部３３ｃに対して径方向に沿った両側から変形後の形状を有する拘束治具で押圧する等の直接的な整形加工を予備工程において行うことにより頭部３３ｃを変形させるようにしてもよい。ターン部に対して直接加圧整形してターン部を捻ることにより、２つの直線部の径方向に沿った相対的な位置を確実に移動させることができる。
【００６４】
あるいは、２つの直線部３３ａ、３３ｂをそれぞれの延在方向に沿った軸を回転中心にして同じ方向に回転させる予備工程を行うことによっても、２つの直線部３３ａ、３３ｂの径方向に沿った相対的な位置を確実に移動させることができる。
【００６５】
図１８、図１９、図２０は、各直線部３３ａ、３３ｂを別々に回転させる予備工程の説明図である。図１８には予備工程を実施する前の回転治具の側面形状が、図１９には図１８に示す回転治具の平面形状が示されている。また、図２０には、予備工程が終了した後のセグメント３３の頭部３３ｃの形状が示されている。
【００６６】
図１８および図１９に示すように、２つの直線部３３ａ、３３ｂのそれぞれに対応して回転治具４００、４１０が用いられる。一方の回転治具４００は、一方の直線部３３ａの断面形状よりもわずかに大きい貫通穴を有しており、この貫通穴に直線部３３ａが挿入される。同様に、他方の回転治具４１０は、他方の直線部３３ｂの断面形状よりもわずかに大きい貫通穴を有しており、この貫通穴に直線部３３ｂが挿入される。このようにして２つの回転治具４００、４１０の各貫通穴に直線部３３ａ、３３ｂを挿入した状態で、一方の回転治具４００を直線部３３ａの延在方向に沿った中心軸を回転中心として回転させるとともに、他方の回転治具４１０を直線部３３ｂの延在方向に沿った中心軸を回転中心として回転させる。これらの回転方向は、図１９の矢印で示されており、互いに同じ向きとなっている。このように各直線部３３ａ、３３ｂを回転させると、図２０に示すように、各直線部３３ａ、３３ｂを相対的に移動させたセグメント形状が結果的に得られる。
【００６７】
また、直線部３３ａの回転角θ１と直線部３３ｂの回転角θ２は、異なる値に設定することができる。これにより、複数のスロット３５が放射状に形成されている場合であって異なるスロット３５に各直線部３３ａ、３３ｂが挿入される際に、各直線部３３ａ、３３ｂの向きを各スロット３５の向きに個別に合わせることが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】車両の走行動力発生用に用いられる一実施形態の回転電機としての走行モータの軸方向断面図である。
【図２】ステータコイルの一部をなすセグメントの斜視図である。
【図３】ステータコアに設けられた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。
【図４】大セグメントと小セグメントとからなるセグメントセットをスロットに挿入する状態を示す図である。
【図５】折り曲げ整形工程によって製造されたＵ字状のセグメントの正面図である。
【図６】図５に示すセグメントの側面図である。
【図７】図５に示すセグメントの斜視図である。
【図８】第１の捻り工程の詳細を示す図である。
【図９】第１の捻り工程の詳細を示す図である。
【図１０】第１の捻り工程によって捻り整形が行われた後のセグメント３３を示す斜視図である。
【図１１】第２の捻り工程で用いられる捻り治具の断面図である。
【図１２】図１１に示した捻り治具の要部を示す斜視図である。
【図１３】本実施形態の製造工程を用いて製造されたステータコイルの部分的な斜視図である。
【図１４】本実施形態の手法で製造された小セグメントと従来手法で製造された大セグメントを組み合わせた頭部側コイルエンド部の詳細形状を示す部分的な斜視図である。
【図１５】セグメント押さえの形状を変更した捻り治具の変形例を示す図である。
【図１６】セグメントの変形例を示す図である。
【図１７】第１の捻り工程で用いられる捻り治具の変形例を示す図である。
【図１８】各直線部を別々に回転させる予備工程の説明図である。
【図１９】各直線部を別々に回転させる予備工程の説明図である。
【図２０】各直線部を別々に回転させる予備工程の説明図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  ステータコア
２  ロータ
３  ステータコイル
４  ハウジング
７  回転軸
３１  頭部側コイルエンド部
３２  端部側コイルエンド部
３３  セグメント
３３ａ、３３ｂ  直線部
３３ｃ  頭部
１００  走行モータ
２００  固定クランパ
２１０  可動クランパ
２０２、２１２  収納部
２０４、２１４  移動部
２０６、２１６  調整部
３３１  大セグメント
３３２  小セグメント
【図１】
2005117885.tif 000003
【図２】
2005117885.tif 000004
【図３】
2005117885.tif 000005
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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