(57)【要約】【課題】絶縁確保部を減らし、コイルエンドの高さを抑える固定子及び固定子構造の提供。【解決手段】固定子コア２０に平角導体Ｄを配置して固定子１０が形成される固定子構造において、平角導体Ｄはエッジワイズ方向に曲げられて略Ｕ字状に形成されたセグメントコイルＳＣを複数重ねてリード側ＬＳ端部をそれぞれ同方向に９０度捻って第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２を形成し、セグメントコイルＳＣを２枚重ねて１８０度捻ったものと他のセグメントコイルＳＣとを重ねリード側ＬＳ端部をそれぞれ同方向に９０度捻って第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２を形成し、第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２を固定子コア２０に備えるスロット１２に挿入し、第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２を１相辺り１組だけスロット１２に挿入し、セグメントコイルＳＣのリード側ＬＳ端部を接合する。【選択図】図１
2012110077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平角導体を用い、固定子コアに前記平角導体を配置して固定子が形成される固定子構造において、
前記平角導体はエッジワイズ方向に曲げられて略Ｕ字状に形成されたセグメントを複数重ねて第１組セグメントとされ、
前記第１組セグメントの有する２つのリード側端部を、それぞれ同方向に９０度捻って第１捻転組セグメントを形成し、
前記セグメントを２枚重ねて１８０度捻ったものと他の前記セグメントとを重ねて第２組セグメントとし、
前記第２組セグメントの有する２つのリード側端部を、それぞれ同方向に９０度捻って第２捻転組セグメントを形成し、
前記第１捻転組セグメントを前記固定子コアに備えるスロットに挿入し、前記第２捻転組セグメントを１相辺り１組だけ前記スロットに挿入し、
前記セグメントの前記リード側端部を接合することで固定子が形成されることを特徴とする固定子構造。
【請求項２】
請求項１に記載の固定子構造において、
前記第１捻転組セグメント及び前記第２捻転組セグメントは、端部に前記セグメントの絶縁性を他の前記セグメントより高めた高絶縁セグメントを有することを特徴とする固定子構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の固定子構造において、
前記第１捻転組セグメント及び前記第２捻転組セグメントは、前記リード側端部の一方と、前記リード側端部の他方とは、異なる前記スロットに挿入され、
前記固定子コアの最内周部に位置する前記セグメントの前記リード側端部を前記固定子コアの周方向に沿って一方向に曲げ、
前記固定子コアの最外周に位置する前記セグメントの前記リード側端部を前記固定子コアの周方向に沿って他方向に曲げ、
前記リード側端部の前記セグメントのうち、前記最外周と前記最内周に位置する前記セグメント以外は２本ずつペアで曲げられ、隣り合う前記ペアとは前記固定子コアの周方向に沿って逆方向に曲げられていることを特徴とする固定子構造。
【請求項４】
複数の平角導体をＵ字状に曲げて形成されたセグメントと、前記セグメントを挿入するスロットを備えた固定子コアとを有する固定子において、
前記セグメントが複数重ねられ、前記固定子コアの前記スロットに挿入されているスロット内導線部と、前記固定子コアの一端に位置するコイルエンド部との間に、９０度の捻りが加えられた捻り部を有する第１捻転組セグメントと、
前記セグメントを２枚重ねて１８０度捻ったものと他の前記セグメントとが重ねられ、前記スロットに挿入されている前記スロット内導線部と、前記固定子コアの一端に位置するコイルエンド部との間に、９０度の捻りが加えられた捻り部を有する第２捻転組セグメントと、を備え、
前記第２捻転組セグメントは、１相辺り１組だけ用いられていることを特徴とする固定子。
【請求項５】
請求項４に記載の固定子において、
前記第１捻転組セグメント及び前記第２捻転組セグメントは、端部に前記セグメントの絶縁性を他の前記セグメントより高めた高絶縁セグメントを有することを特徴とする固定子。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の固定子において、
前記第１捻転組セグメント及び前記第２捻転組セグメントは、リード側端部の一方と、前記リード側端部の他方とは、異なる前記スロットに挿入され、
前記固定子コアの最内周部に位置する前記セグメントと、前記固定子コアの最外周に位置する前記セグメントとは前記固定子コアの周方向に沿って逆方向に曲げられ、
前記リード側端部の前記平角導体のうち、前記最外周と前記最内周に位置する前記セグメント以外は２本ずつペアで曲げられ、隣り合う前記ペアとは前記固定子コアの周方向に沿って逆方向に曲げられていることを特徴とする固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セグメントコイルを用いた固定子及び固定子構造に関するものであり、詳しくはセグメントコイルの形状を工夫することで固定子のコイルエンドの高さを低くする技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題に鑑みて自動車に駆動用のモータを搭載するケースが多くなってきている。車載される駆動用のモータは、車両を動かす為に大出力でかつ車載されるために省スペースであることが望ましい。出力を向上させるためにはモータに用いるコイルの断面積を増やし、固定子の占積率を高める方法が模索されている。一方、モータの小型化に関しては様々なアプローチで小型化が検討されている。
【０００３】
特許文献１には、回転電機のセグメント順次接合ステータコイル及びその製造方法に関しての技術が開示されている。セグメントコイルの頭頂部の軸方向長さを隣接するセグメントコイル毎に変更することにより、頭頂部の膨らみによるステータの径方向の長さを縮小している。ステータの出力を上げるためにコイルの断面積を広くすると、必然的にコイルエンドでの最小曲げ半径が大きくなり、結果径方向に膨らんでしまうことになる。しかし、セグメントコイルの頭頂部の軸方向長さを隣り合うセグメントコイル毎に変えることで、コイルエンドでの曲げ部分が重ならないように回避でき、結果的に固定子の径方向の長さを縮小することが可能となる。
【０００４】
特許文献２には、ステータの巻線の製造方法に関する技術が開示されている。また、特許文献３には、回転電機の巻き線接合方法に関する技術が開示されている。何れも、２つのＵ字形セグメントを重ね合わせた組セグメントを、ステータコアのスロット内に径方向に並べて挿入し、リード側を溶接してステータを形成している。
【０００５】
特許文献４には、セグメントコイル回転電機の固定子及びその製造方法に関する技術が開示されている。特許文献４においても特許文献２及び特許文献３と同様に略Ｕ字形の導体セグメントを用いている。各導体セグメントの接合側エンドにて溶接することでステータを形成する点でも同じである。ただし、各接合側エンド部の外周面にコロナ放電防止用の粉体塗装膜を固着している。特許文献５には、セグメント式ステータ構造に関する技術が開示されている。特許文献５も特許文献２乃至特許文献４と同様に略Ｕ字形のセグメントを用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−０３２８８２号公報
【特許文献２】特開２００８−１４８４３１号公報
【特許文献３】特開２００８−１５４４３３号公報
【特許文献４】特開２００４−０６４９８９号公報
【特許文献５】特開２００６−１６６５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１乃至特許文献５に記載の技術を適用してセグメント式の固定子を形成するにあたっては、以下に説明する課題があると考えられる。
【０００８】
特許文献１乃至特許文献３に記載の技術では、何れも反リード側において小セグメントと、小セグメントの外周に配置される大セグメントを用いてコイルを形成している。そして、特許文献１及び特許文献２ではセグメントのターン部分を固定子の軸方向にかわすことで隣り合うセグメントとの干渉部分が発生しないように工夫されているが、コイルのターン数が多くなるとこの手法ではコイルエンドの高さを必要とする為、固定子の小型化には向かないと考えられる。特許文献３にしても、Ｕ字状に曲げられたコイルエンドの部分では、大セグメントが小セグメントの外周を通る必要があるため、コイルエンドが高くなってしまう。
【０００９】
特許文献４及び特許文献５に記載の技術でも、コイルのターン数を増やそうと思うとコイルエンドでの巻き線数増による相間絶縁を確保する部位が煩雑になり、コイルエンドの高さが高くなってしまうことが考えられる。
【００１０】
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、絶縁確保部を減らし、コイルエンドの高さを下げる固定子及び固定子構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明の一態様による固定子構造は以下のような特徴を有する。
【００１２】
（１）平角導体を用い、固定子コアに前記平角導体を配置して固定子が形成される固定子構造において、前記平角導体はエッジワイズ方向に曲げられて略Ｕ字状に形成されたセグメントを複数重ねて第１組セグメントとされ、前記第１組セグメントの有する２つのリード側端部を、それぞれ同方向に９０度捻って第１捻転組セグメントを形成し、前記セグメントを２枚重ねて１８０度捻ったものと他の前記セグメントとを重ねて第２組セグメントとし、前記第２組セグメントの有する２つのリード側端部を、それぞれ同方向に９０度捻って第２捻転組セグメントを形成し、前記第１捻転組セグメントを前記固定子コアに備えるスロットに挿入し、前記第２捻転組セグメントを１相辺り１組だけ前記スロットに挿入し、前記セグメントの前記リード側端部を接合することで固定子が形成されることを特徴とする。
【００１３】
（２）（１）に記載の固定子構造において、前記第１捻転組セグメント及び前記第２捻転組セグメントは、端部に前記セグメントの絶縁性を他の前記セグメントより高めた高絶縁セグメントを有することを特徴とすることが好ましい。
【００１４】
（３）（１）又は（２）に記載の固定子構造において、前記第１捻転組セグメント及び前記第２捻転組セグメントは、前記リード側端部の一方と、前記リード側端部の他方とは、異なる前記スロットに挿入され、前記固定子コアの最内周部に位置する前記セグメントの前記リード側端部を前記固定子コアの周方向に沿って一方向に曲げ、前記固定子コアの最外周に位置する前記セグメントの前記リード側端部を前記固定子コアの周方向に沿って他方向に曲げ、前記リード側端部の前記セグメントのうち、前記最外周と前記最内周に位置する前記セグメント以外は２本ずつペアで曲げられ、隣り合う前記ペアとは前記固定子コアの周方向に沿って逆方向に曲げられていることを特徴とすることが好ましい。
【００１５】
また、前記目的を達成するために、本発明の他態様による固定子は以下のような特徴を有する。
【００１６】
（４）複数の平角導体をＵ字状に曲げて形成されたセグメントと、前記セグメントを挿入するスロットを備えた固定子コアとを有する固定子において、前記セグメントが複数重ねられ、前記固定子コアの前記スロットに挿入されているスロット内導線部と、前記固定子コアの一端に位置するコイルエンド部との間に、９０度の捻りが加えられた捻り部を有する第１捻転組セグメントと、前記セグメントを２枚重ねて１８０度捻ったものと他の前記セグメントとが重ねられ、前記スロットに挿入されている前記スロット内導線部と、前記固定子コアの一端に位置するコイルエンド部との間に、９０度の捻りが加えられた捻り部を有する第２捻転組セグメントと、を備え、前記第２捻転組セグメントは、１相辺り１組だけ用いられていることを特徴とする。
【００１７】
（５）（４）に記載の固定子において、前記第１捻転組セグメント及び前記第２捻転組セグメントは、端部に前記セグメントの絶縁性を他の前記セグメントより高めた高絶縁セグメントを有することを特徴とすることが好ましい。
【００１８】
（６）（４）又は（５）に記載の固定子において、前記第１捻転組セグメント及び前記第２捻転組セグメントは、リード側端部の一方と、前記リード側端部の他方とは、異なる前記スロットに挿入され、前記固定子コアの最内周部に位置する前記セグメントと、前記固定子コアの最外周に位置する前記セグメントとは前記固定子コアの周方向に沿って逆方向に曲げられ、前記リード側端部の前記平角導体のうち、前記最外周と前記最内周に位置する前記セグメント以外は２本ずつペアで曲げられ、隣り合う前記ペアとは前記固定子コアの周方向に沿って逆方向に曲げられていることを特徴とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
このような特徴を有する本発明の一態様による固定子構造により、以下のような作用、効果が得られる。
【００２０】
上記（１）に記載される発明の態様は、平角導体を用い、固定子コアに平角導体を配置して固定子が形成される固定子構造において、平角導体はエッジワイズ方向に曲げられて略Ｕ字状に形成されたセグメントを複数重ねて第１組セグメントとされ、第１組セグメントの有する２つのリード側端部を、それぞれ同方向に９０度捻って第１捻転組セグメントを形成し、セグメントを２枚重ねて１８０度捻ったものと他のセグメントとを重ねて第２組セグメントとし、第２組セグメントの有する２つのリード側端部を、それぞれ同方向に９０度捻って第２捻転組セグメントを形成し、第１捻転組セグメントを固定子コアに備えるスロットに挿入し、第２捻転組セグメントを１相辺り１組だけスロットに挿入し、セグメントのリード側端部を接合することで固定子が形成されるものである。
【００２１】
第１捻転組セグメント及び第２捻転組セグメントのリード側端部はそれぞれ同方向に９０度捻られているので、スロット内導線部とコイルエンドでの導体の向きが９０度異なる状態となる。この結果、反リード側のコイルエンドでは、平角導体が固定子の端面に放射線上に配置される状態となる。特許文献１乃至特許文献３に示すような従来技術では、Ｕ字状のセグメントはコイルエンドの軸方向に平角導体が２重に重なることになり、コイルエンドの最低限の高さは、大セグメントのエッジワイズ曲げの最小曲げ半径に影響されるものと考えられる。
【００２２】
一方、本発明においては、反リード側のコイルエンドにて組セグメントが捻られて形成された結果、セグメントが固定子の径方向に長く固定子の放射線上に配置されるように並ぶ。このため、特許文献１乃至特許文献３と比較して少なくとも大セグメントと呼ばれる外周側に配置されるセグメントの幅相当だけコイルエンドの短縮が実現できることとなる。したがって、固定子のコイルエンドにおける軸方向の高さを低くすることに貢献することが可能となり、固定子の小型化を実現することが可能となる。
【００２３】
また、上記（２）記載の発明の態様は、（１）に記載の固定子構造において、第１捻転組セグメント及び第２捻転組セグメントは、端部にセグメントの絶縁性を他のセグメントより高めた高絶縁セグメントを有するものである。
【００２４】
従来技術では固定子における相間絶縁は３相の固定子であれば、反リード側のコイルエンドにもリード側のコイルエンドにも相間絶縁紙が必要となる。これは、隣り合う組セグメント間で相が異なり、同相同士の電位差より位相同士の電位差の方が高いため、同相の組セグメント間よりも高い絶縁性を必要とする。したがって、相間絶縁紙を用いて絶縁性を確保するか、相間絶縁紙を用いず、平角導体の絶縁性を相間絶縁可能な程度に高める必要がある。しかし、絶縁性を高めるために絶縁被覆を厚くすると、固定子の占積率を低下させて固定子の性能が低下させてしまうという問題もある。
【００２５】
本発明では複数のセグメントを重ねて形成した第１捻転セグメント又は第２捻転組セグメントの端部に高絶縁性セグメントを用いることで、全体の絶縁被覆を厚くする必要がなくなり、相間絶縁紙の仕様枚数も減少させることが可能となる。よって、コストダウンに貢献することができる。
【００２６】
また、上記（３）に記載の発明の態様は、（１）又は（２）に記載の固定子構造において、第１捻転組セグメント及び第２捻転組セグメントは、リード側端部の一方と、リード側端部の他方とは、異なるスロットに挿入され、固定子コアの最内周部に位置するセグメントのリード側端部を固定子コアの周方向に沿って一方向に曲げ、固定子コアの最外周に位置するセグメントのリード側端部を固定子コアの周方向に沿って他方向に曲げ、リード側端部のセグメントのうち、最外周と最内周に位置するセグメント以外は２本ずつペアで曲げられ、隣り合うペアとは固定子コアの周方向に沿って逆方向に曲げられているものである。
【００２７】
固定子の最外周と最内周に位置するセグメント以外のセグメントは２本ずつペアで曲げてコイルを形成していることで、固定子のリード側に用いる相間絶縁紙の枚数を減らすことが可能となる。これは、固定子のスロットには同じ相の平角導体が配置され、隣り合うスロットには別の相のセグメントが配置されるため、コイルエンドで隣り合うセグメントの相が異なると、その間に相間絶縁紙を必要とする。しかしながら、２本ずつペアで曲げているので、ペアとなる隣り合うセグメントの間には相間絶縁紙が必要ないことになり、結果的に相間絶縁紙の使用量を減らすことができる。これによって、固定子のコストダウンに貢献することが可能となる。
【００２８】
また、このような特徴を有する本発明の一態様による固定子により、以下のような作用、効果が得られる。
【００２９】
上記（４）に記載の発明の態様は、複数の平角導体をＵ字状に曲げて形成されたセグメントと、セグメントを挿入するスロットを備えた固定子コアとを有する固定子において、セグメントが複数重ねられ、固定子コアのスロットに挿入されているスロット内導線部と、固定子コアの一端に位置するコイルエンド部との間に、９０度の捻りが加えられた捻り部を有する第１捻転組セグメントと、セグメントを２枚重ねて１８０度捻ったものと他のセグメントとが重ねられ、スロットに挿入されているスロット内導線部と、固定子コアの一端に位置するコイルエンド部との間に、９０度の捻りが加えられた捻り部を有する第２捻転組セグメントと、を備え、第２捻転組セグメントは、１相辺り１組だけ用いられているものである。
【００３０】
上記（１）に記載の固定子構造に関する発明と同様に、第１捻転組セグメント又は大２年転組セグメントのリード側端部がそれぞれ同方向に９０度捻られていることで、スロット内導線部とコイルエンドでの導体の向きが９０度異なる状態となる。この結果、反リード側のコイルエンドでは、平角導体が固定子の端面に放射線上に配置される状態となるため、特許文献１乃至特許文献３と比較して大セグメントと呼ばれる外周側に配置されるセグメントの幅相当はコイルエンドの短縮が実現できることとなる。したがって、固定子のコイルエンドにおける軸方向の高さを低くすることに貢献することが可能となり、固定子の小型化を実現することが可能となる。
【００３１】
また、上記（５）に記載の発明の態様は、（４）に記載の固定子において、第１捻転組セグメント及び第２捻転組セグメントは、端部にセグメントの絶縁性を他のセグメントより高めた高絶縁セグメントを有するものである。
【００３２】
上記（２）記載の固定子構造に関する発明と同様に、複数のセグメントを重ねて形成した第１捻転組セグメント又は第２捻転組セグメントの端部に高絶縁性セグメントを用いることで、全体の絶縁被覆を厚くする必要がなくなり、相間絶縁紙の仕様枚数も減少させることが可能となる。よって、コストダウンに貢献することができる。
【００３３】
また、上記（６）に記載の発明の態様は、（４）又は（５）に記載の固定子において、第１捻転組セグメント及び第２捻転組セグメントは、リード側端部の一方と、リード側端部の他方とは、異なるスロットに挿入され、固定子コアの最内周部に位置するセグメントと、固定子コアの最外周に位置するセグメントとは固定子コアの周方向に沿って逆方向に曲げられ、リード側端部の平角導体のうち、最外周と最内周に位置するセグメント以外は２本ずつペアで曲げられ、隣り合うペアとは固定子コアの周方向に沿って逆方向に曲げられているものである。
【００３４】
上記（３）記載の固定子構造に関する発明と同様に、セグメントを２本ずつペアで曲げることによって、ペアとなる隣り合うセグメントの間には相間絶縁紙が必要ないことになり、結果的に相間絶縁紙の使用量を減らすことができる。これによって、固定子のコストダウンに貢献することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態の、固定子の平面図の模式図である。
【図２】本実施形態の、固定子の平面の部分拡大図である。
【図３】本実施形態の、固定子の中心側から見た斜視図である。
【図４】本実施形態の、第１捻リ前セグメントコンダクタの成形過程の第１段階を表す模式斜視図である。
【図５】本実施形態の、第１捻転セグメントコンダクタの形成過程の第２段階を示す模式平面図である。
【図６】本実施形態の、第１捻転セグメントコンダクタの形成過程の第２段階を示す模式側面図である。
【図７】本実施形態の、第２捻リ前セグメントコンダクタの成形過程の第１段階を表す模式図である。
【図８】本実施形態の、固定子の側面模式図である。
【図９】本実施形態の、Ｗ相のセグメントコイルが挿入された状態の反リード側から見た模式平面図である。
【図１０】本実施形態の、リード側のセグメントコイルの処理を模式的に表した斜視図である。
【図１１】本実施形態の、固定子のリード側の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
まず、本発明の実施形態について説明する。
【００３７】
図１に、本実施形態の固定子１０の平面図の模式図を示す。図２に、固定子１０の平面の部分拡大図を示す。図３に、固定子１０の中心側から見た斜視図を示す。固定子１０は、固定子コア２０にセグメントコイルＳＣと呼ばれるＵ字状に形成された平角導体Ｄを配置して形成されている。固定子１０はＵ相Ｖ相Ｗ相を有する３相のモータを形成する８極の固定子１０である。平角導体Ｄは矩形断面の導電率の高い銅やアルミニウム等の金属で形成されており、その周囲に絶縁被覆が施されている。絶縁被覆に関しては後述する。
【００３８】
固定子コア２０は多数の電磁鋼板を積層して略円筒状に形成されており、内周側に向けてティース１１が形成され、隣り合うティース１１の間にはスロット１２が形成されている。本実施形態では固定子コア２０の有するティース１１は４８本で、スロット１２は４８スロットとなっている。スロット１２には、インシュレータ２５を配してセグメントコイルＳＣが複数枚ずつ挿入されており、インシュレータ２５は樹脂製で固定子コア２０とセグメントコイルＳＣとの絶縁性を確保している。また固定子コア２０には外周側に凸となるリブ２１が３カ所用意されており、このリブ２１にボルト孔２２が用意されている。ボルト孔２２には図示しないボルトが通されて、図示しないカバーの取り付けや固定子コア２０をエンジンなどへの取り付ける事に用いられる。
【００３９】
固定子コア２０に挿入されるセグメントコイルＳＣは、平角導体ＤをＵ字状に曲げられ、複数重ねられて形成されている。次にセグメントコイルＳＣの製造手順について模式図を用いて説明していく。最初は第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２の製造手順である。
【００４０】
図４に、第１捻リ前セグメントコンダクタＳＣ１１の成形過程の第１段階を表す模式斜視図を示す。図５に、第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２の形成過程の第２段階を示す模式平面図を示す。図６に、図５の側面図を示す。第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２を形成する手順としては、まず図４に示すようにＵ字状に曲げた平角導体Ｄを複数重ねて配置する必要がある。この状態を第１組セグメントに該当する第１捻リ前セグメントコンダクタＳＣ１１と称する。第１平角導体Ｄ１は、直線状の平角導体Ｄをエッジワイズ方向に曲げて形成されている。第２平角導体Ｄ２乃至第５平角導体Ｄ５も第１平角導体Ｄ１と同様の形状に形成される。ただし、第２平角導体Ｄ２乃至第５平角導体Ｄ５は、同相の平角導体Ｄの間の絶縁が可能な程度に絶縁被覆が設けられている。また、第１平角導体Ｄ１は他の平角導体Ｄよりも厚い絶縁被覆が設けられており、その絶縁被覆膜は他の相との間で絶縁可能な程度の厚みに設定されている。
【００４１】
第１平角導体Ｄ１乃至第５平角導体Ｄ５は図４に示されるように単純に積層されて、第１捻リ前セグメントコンダクタＳＣ１１とされる。その後、第１捻リ前セグメントコンダクタＳＣ１１の反リード側ＲＬＳを図示しない治具で保持して、リード側ＬＳをそれぞれ図４に示すように９０度捻り、図５及び図６に示すように、捻リ部Ｓ１を形成することで第１捻転組セグメントにあたる第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２を形成する。こうして、スロット内導線部ＳＳとコイルエンド部ＳＥが形成された第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２が形成される。なお、この第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２は、８極の固定子１０である場合には１相あたり１５個必要となる。
【００４２】
図７に、第２捻リ前セグメントコンダクタＳＣ２１の成形過程の第１段階を表す模式図を示す。第２組セグメントに該当する第２捻リ前セグメントコンダクタＳＣ２１と第１組セグメントに該当する第１捻リ前セグメントコンダクタＳＣ１１とは、その形成過程が若干異なる。具体的には、図７に示すようにまず第１平角導体Ｄ１と第２平角導体Ｄ２を重ねた後に１８０度捻り、この状態で第３平角導体Ｄ３、第４平角導体Ｄ４、第５平角導体Ｄ５と重ね、第２捻リ前セグメントコンダクタＳＣ２１を形成する。つまり、５つ用いるＵ字状にエッジワイズ曲げ加工した平角導体Ｄのうち、２枚だけ先に捻りを加えたものを第２捻リ前セグメントコンダクタＳＣ２１としているのである。
【００４３】
第２捻リ前セグメントコンダクタＳＣ２１は、図６に示すように第１捻リ前セグメントコンダクタＳＣ１１と同様に更に９０度捻り、捻リ部Ｓ１を形成することで第２捻転組セグメントにあたる第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２を形成する。第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２はこのように形成されるが、第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２の外観は第１平角導体Ｄ１及び第２平角導体Ｄ２が１８０度捻られている以外は第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２とほぼ同じなので図は省略している。なお、第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２は１相辺り１つ必要となる。
【００４４】
図８に、固定子１０の側面模式図を示す。図９に、Ｗ相のセグメントコイルＳＣが挿入された状態の反リード側から見た模式平面図を示す。前述したようにセグメントコイルＳＣは複数枚ずつ捻って第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２及び第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２が形成される。そして、３相分の第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２および第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２を用意して、図８に示すような固定子コア２０のスロット１２に第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２および第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２を挿入していく。
【００４５】
なお挿入過程を図示していないが、第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２および第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２が挿入される前には固定子コア２０のスロット１２にインシュレータ２５も挿入されている。また、図８では同一のスロット１２にセグメントコイルＳＣが挿入されているように見えるが、これは作図上の問題で模式的に示されている結果であって、実際には図９に示すように異なるスロット１２にセグメントコイルＳＣ（第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２および第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２）のスロット内導線部ＳＳが挿入される。
【００４６】
具体的に言うと、図９に示すように第１極Ｐ１のＷ相第１スロットＷ１にＷ相第１セグメントコンダクタＳＣＷ１のスロット内導線部ＳＳの一方がスロット１２の内周側に挿入され、５スロット分隔てて配置される第２極Ｐ２のＷ相第１スロットＷ１にＷ相第１セグメントコンダクタＳＣＷ１のスロット内導線部ＳＳの他方がスロット１２の外周側に挿入される。すなわち、第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２又は第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２は５スロット隔てたスロット１２に挿入可能なように変形された後に固定子コア２０のスロット１２に挿入されることになる。
【００４７】
また、Ｗ相第２セグメントコンダクタＳＣＷ２に関しても同様にして、第１極Ｐ１のＷ相第２スロットＷ２にＷ相第２セグメントコンダクタＳＣＷ２のスロット内導線部ＳＳの一方がスロット１２の内周側に挿入され、５スロット分隔てて配置される第２極Ｐ２のＷ相第２スロットＷ２にＷ相第２セグメントコンダクタＳＣＷ２のスロット内導線部ＳＳの他方がスロット１２の外周側に挿入される。以降、残り６極分のＷ相の第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２又は第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２が挿入されて図９のように配置される。Ｕ相、Ｖ相に関しても同様に第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２および第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２を挿入していく。なお、図９に太線で示されるのは、第１平角導体Ｄ１が配置される位置となる。
【００４８】
図１０に、リード側ＬＳのセグメントコイルＳＣの処理を模式的に表した斜視図を示す。なお、固定子コア２０は想像線で示してある。セグメントコイルＳＣのスロット内導線部ＳＳはスロット１２に挿入された後に、図１０に示すようにリード側ＬＳも変形させる必要がある。図面左側のスロット１２を第１スロット１２１とすると図面右側のスロット１２は５スロット隔てた第７スロット１２７となる。どちらのスロット１２にも第１極Ｐ１のＷ相第１セグメントコンダクタＳＣＷ１が有するスロット内導線部ＳＳが挿入される。そして、第４スロット１２４の上辺りで固定子１０の中心から放射線上に平角導体Ｄ
の端面が並ぶように、第１平角導体Ｄ１乃至第５平角導体Ｄ５を曲げる。
【００４９】
便宜的にＷ相第１セグメントコンダクタＳＣＷ１のスロット内導線部ＳＳを内周側スロット内導線部ＳＳＩと外周側スロット内導線部ＳＳＯと呼ぶことにする。Ｗ相第１セグメントコンダクタＳＣＷ１の有するセグメントコイルＳＣの内周側スロット内導線部ＳＳＩと外周側スロット内導線部ＳＳＯが曲げられた結果、第１極Ｐ１のＷ相第１セグメントコンダクタＳＣＷ１における内周側スロット内導線部ＳＳＩの第１平角導体Ｄ１と、第４平角導体Ｄ４と第５平角導体Ｄ５、外周側スロット内導線部ＳＳＯの第１平角導体Ｄ１と第２平角導体Ｄ２と第５平角導体Ｄ５が第４スロット１２４上に並ぶことになる。つまり、
Ｗ相第１セグメントコンダクタＳＣＷ１の内周側スロット内導線部ＳＳＩの第２平角導体Ｄ２及び第３平角導体Ｄ３、第４平角導体Ｄ４及び第５平角導体Ｄ５がペアで同じ方向に曲げられ、外周側スロット内導線部ＳＳＯの第１平角導体Ｄ１及び第２平角導体Ｄ２、第３平角導体Ｄ３及び第４平角導体Ｄ４がペアで同じ方向に曲げられている。
【００５０】
なお、内周側スロット内導線部ＳＳＩの第１平角導体Ｄ１の隣に配置されるのは、図示されていないが、５スロット隔てた第７スロット１２７の内周側に配置される第２極Ｐ２のＷ相第１セグメントコンダクタＳＣＷ１における第２平角導体Ｄ２及び第３平角導体Ｄ３が順に配置される。また、外周側スロット内導線部ＳＳＯの第２平角導体Ｄ２の隣には第１スロット１２１の外周側に配置される図示しない第８極Ｐ８のＷ相第１セグメントコンダクタＳＣＷ１の第３平角導体Ｄ３及び第４平角導体Ｄ４が順に配置される。
【００５１】
図１１に、固定子１０のリード側ＬＳの部分拡大図を示す。図１１は図１０に対応した固定子１０のリード側ＬＳ側の部分拡大図であり、複数の相間絶縁紙ＩＰが挿入されている。また、便宜的に図１１の内周側から平角導体Ｄに対して順に、第１列目ＬＥ１乃至第１０列目ＬＥ１０と称することにする。そうすると、溶接によって第１列目ＬＥ１に配置される平角導体Ｄは第２列目ＬＥ２に配置される平角導体Ｄと接合され、第３列目ＬＥ３は第４列目ＬＥ４と、第５列目ＬＥ５は第６列目ＬＥ６と、第７列目ＬＥ７は第８列目ＬＥ８と、第９列目ＬＥ９は第１０列目ＬＥ１０とそれぞれ配置される平角導体Ｄ同士が接合されることとなる。
【００５２】
そして、図１０と図１１を対応させると、第１極Ｐ１のＷ相第１セグメントコンダクタＳＣＷ１の内周側スロット内導線部ＳＳＩからは、第１列目ＬＥ１と第４列目ＬＥ４と第５列目ＬＥ５に平角導体Ｄが配線され、第１極Ｐ１のＷ相第１セグメントコンダクタＳＣＷ１の外周側スロット内導線部ＳＳＯからは、第６列目ＬＥ６と第７列目ＬＥ７と第１０列目ＬＥ１０に平角導体Ｄが配線されることが分かる。第２列目ＬＥ２及び第３列目ＬＥ３には、第２極Ｐ２のＷ相第１セグメントコンダクタＳＣＷ１の内周側スロット内導線部ＳＳＩから平角導体Ｄが配線される。第８列目ＬＥ８と第９列目ＬＥ９には、第８極Ｐ８のＷ相第１セグメントコンダクタＳＣＷ１の外周側スロット内導線部ＳＳＯから平角導体Ｄが配線される。
【００５３】
そして、相間絶縁紙ＩＰのうち第１相間絶縁紙ＩＰ１は、第３列目ＬＥ３と第４列目ＬＥ４との間に挿入され、第２相間絶縁紙ＩＰ２は、第７列目ＬＥ７と第８列目ＬＥ８との間に挿入され、第３相間絶縁紙ＩＰ３は、第９列目ＬＥ９と第１０列目ＬＥ１０との間に挿入されている。
【００５４】
なお、図１１に示す左側第１空間ＳＰ１１、左側第２空間ＳＰ１２、左側第３空間ＳＰ１３及び、右側第１空間ＳＰ２１、右側第２空間ＳＰ２２、右側第３空間ＳＰ２３には、実際には隣り合うセグメントコイルＳＣの平角導体Ｄが配置されることになる。具体的には、左側第１空間ＳＰ１１には、Ｖ相第２セグメントコンダクタＳＣＶ２の第８極Ｐ８の第２列目ＬＥ２及び第３列目ＬＥ３にあたる平角導体Ｄが挿入される。左側第２空間ＳＰ１２には、Ｖ相第２セグメントコンダクタＳＣＶ２の第８極Ｐ８の第６列目ＬＥ６及び第７列目ＬＥ７にあたる平角導体Ｄが挿入される。左側第３空間ＳＰ１３には、Ｖ相第２セグメントコンダクタＳＣＶ２の第８極Ｐ８の第１０列目ＬＥ１０列目にあたる平角導体Ｄが挿入される。一方、右側第１空間ＳＰ２１には、第１極Ｐ１のＷ相第２セグメントコンダクタＳＣＷ２の第１列目ＬＥ１にあたる平角導体Ｄが挿入される。右側第２空間ＳＰ２２には、第１極Ｐ１のＷ相第２セグメントコンダクタＳＣＷ２の第４列目ＬＥ４及び第５列目ＬＥ５にあたる平角導体Ｄが挿入される。右側第３空間ＳＰ２３には、第１極Ｐ１のＷ相第２セグメントコンダクタＳＣＷ２の第８列目ＬＥ８及び第９列目ＬＥ９が挿入される。
【００５５】
このように固定子コア２０に第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２及び第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２が挿入され、図１０に示すように変形され、接合された結果、図１及び図２に示すような固定子１０が形成されることとなる。なお、図１１を連続的に並べた結果、図２の状態となるが、図２では作図上の問題で立体感を出すのが困難であったため、隣り合う平角導体Ｄの下側に潜り込む部分には、ドットのハッチングを設けて表現している。
【００５６】
本実施形態の固定子１０は上記構成であるので、以下に説明するような作用及び効果を示す。
【００５７】
まず、効果として固定子１０のコイルエンドの高さを抑えることが出来る点が挙げられる。本実施形態の固定子１０は、平角導体Ｄを用い、固定子コア２０に平角導体Ｄを配置して固定子１０が形成される固定子構造において、平角導体Ｄはエッジワイズ方向に曲げられて略Ｕ字状に形成されたセグメントコイルＳＣを複数重ねて第１捻リ前セグメントコンダクタＳＣ１１とされ、第１捻リ前セグメントコンダクタＳＣ１１の有する２つのリード側ＬＳ端部を、それぞれ同方向に９０度捻って第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２を形成し、セグメントコイルＳＣを２枚重ねて１８０度捻ったものと他のセグメントコイルＳＣとを重ねて第２捻リ前セグメントコンダクタＳＣ２１とし、第２捻リ前セグメントコンダクタＳＣ２１の有する２つのリード側ＬＳ端部を、それぞれ同方向に９０度捻って第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２を形成し、第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２を固定子コア２０に備えるスロット１２に挿入し、第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２を１相辺り１組だけスロット１２に挿入し、セグメントコイルＳＣのリード側ＬＳ端部を接合することで固定子１０が形成されるものである。
【００５８】
したがって、第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２及び第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２のリード側ＬＳの端部はそれぞれ同方向に９０度捻られているので、スロット内導線部ＳＳとコイルエンドでの導体の向きが９０度異なる状態となる。この結果、反リード側ＲＬＳのコイルエンドでは、平角導体Ｄが横に並べられた状態となる。したがって、固定子１０の反リード側ＲＬＳのコイルエンドにおいて、平角導体Ｄが固定子１０の軸方向に積層される必要が無く、平角導体Ｄを用いたコイルのターン数を多くしても、コイルエンドの軸方向の高さは変わらない。つまり、固定子１０の小型化に貢献することが可能となる。
【００５９】
また、別の効果として相間絶縁紙を少なくすることが可能である点も挙げられる。本実施形態の固定子１０は、第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２及び第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２は、端部にセグメントコイルＳＣの絶縁性を他のセグメントコイルＳＣより高めた高絶縁セグメント（第１平角導体Ｄ１）を有し、又、第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２及び第２捻転セグメントコンダクタＳＣ２２は、リード側ＬＳ端部の一方と、リード側ＬＳ端部の他方とは、異なるスロット１２に挿入され、固定子コア２０の最内周部に位置するセグメントコイルＳＣのリード側ＬＳ端部を固定子コア２０の周方向に沿って一方向に曲げ、固定子コア２０の最外周に位置するセグメントコイルＳＣのリード側ＬＳ端部を固定子コア２０の周方向に沿って他方向に曲げ、リード側ＬＳ端部のセグメントコイルＳＣのうち、最外周と最内周に位置するセグメントコイルＳＣ以外は２本ずつペアで曲げられ、隣り合うペアとは固定子コア２０の周方向に沿って逆方向に曲げられているものである。
【００６０】
このように、固定子１０のリード側ＬＳの隣り合うセグメントコイルＳＣをペアで曲げ、かつ第１平角導体Ｄ１の絶縁被覆を厚くしておくことで、相間絶縁紙を少なくすることが可能となる。
【００６１】
まず、固定子１０の反リード側ＲＬＳから説明する。固定子１０の反リード側ＲＬＳにも、通常は相間絶縁紙ＩＰを必要とする。しかしながら本実施形態の場合は、重ねられたセグメントコイルＳＣのうち第１平角導体Ｄ１の絶縁被覆を厚くしており、この結果、第１捻転セグメントコンダクタＳＣ１２の端部には第１平角導体Ｄ１が配置されることとなる。図９に示すように第１極Ｐ１のＷ相第１セグメントコンダクタＳＣＷ１の隣にある第１極Ｐ１のＷ相第２セグメントコンダクタＳＣＷ２とは、Ｗ相第１セグメントコンダクタＳＣＷ１が備える第１平角導体Ｄ１で隔てられる。同様に図示されないＷ相第１セグメントコンダクタＳＣＷ１の左隣に隣接する第８極Ｐ８のＶ相第２セグメントコンダクタＳＣＷ２とは、Ｖ相第２セグメントコンダクタＳＣＷ２の有する第１平角導体Ｄ１によって隔てられることになる。図９では第１平角導体Ｄ１は太線で示されている。第１平角導体Ｄ１は絶縁被覆が厚く施され相間絶縁が可能である。このため、第１平角導体Ｄ１を用意することで反リード側ＲＬＳでの相間絶縁紙ＩＰは不要と言うことになる。
【００６２】
次に、固定子１０のリード側ＬＳについて説明する。リード側ＬＳは図１１に示されるように第１列目ＬＥ１と第６列目ＬＥ６に第１平角導体Ｄ１が配置される。このため、通常は相間絶縁紙ＩＰを各列の間に必要として９枚用意されるのに比べ、本実施形態の場合は、図１１に示すようにリード側ＬＳに必要とする相間絶縁紙ＩＰは３枚で済むことになる。
【００６３】
これは、具体的には第１列目ＬＥ１と第６列目ＬＥ６には第１平角導体Ｄ１という絶縁被覆を厚くした平角導体Ｄが用いられているために、これに隣接する平角導体Ｄに対しては相間絶縁が可能である点、セグメントコイルＳＣがペアで曲げられていることでペアとなって曲げられている平角導体Ｄの間には相間絶縁が不要である点、の２点の効果によって、相間絶縁紙ＩＰを削減することを実現している。
【００６４】
また、第１平角導体Ｄ１だけ絶縁被覆を厚くすることで絶縁性を高めている。相間絶縁が可能な絶縁性を第１平角導体Ｄ１乃至第５平角導体Ｄ５に施すことは可能であるが、固定子１０の占積率を低下させるため、結果的に固定子１０の小型化、高出力化に反する。本実施形態では、第２平角導体Ｄ２乃至第５平角導体Ｄ５の絶縁被覆を厚くしていないために、スロット１２内部における占積率の低下を最低限に留めた上で上記効果を得ることができる。なお、第１平角導体Ｄ１の絶縁性を高めるために、第２平角導体Ｄ２乃至第５平角導体Ｄ５に用いるよりも絶縁性の高い絶縁被覆膜を用い、第１平角導体Ｄ１乃至第５平角導体Ｄ５の絶縁被覆膜の厚みを同程度とすることを妨げない。
【００６５】
以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。
【００６６】
例えば、固定子コア２０のスロット１２内に挿入する平角導体Ｄの数を変更することを妨げない。構造上、固定子コア２０のスロット１２内に挿入する平角導体Ｄの数は偶数となるが、固定子１０の設計思想によって増減される必要がある。そして、本発明の手法は固定子コア２０のスロット１２内に挿入する平角導体Ｄの数の増減に対応してその効果を得ることが可能である。
【００６７】
また、固定子コア２０のスロット１２の数や固定子コア２０の構成、その他の構成について発明の趣旨を妨げない範囲内での変更を妨げない。例えば、固定子コア２０のスロット１２の数は設計思想により適宜変更されるべきものである。また、固定子コア２０は分割コア形式であろうと一体コア形式であろうと適用可能であり、これを限定するものではない。
【符号の説明】
【００６８】
１０      固定子
１１      ティース
１２      スロット
２０      固定子コア
２１      リブ
２２      ボルト孔
２５      インシュレータ
Ｄ      平角導体
ＩＰ      相間絶縁紙
ＬＳ      リード側
ＲＬＳ      反リード側
Ｓ１      捻リ部
ＳＣ      セグメントコイル
ＳＣ１１      第１捻リ前セグメントコンダクタ
ＳＣ１２      第１捻転セグメントコンダクタ
ＳＣ２１      第２捻リ前セグメントコンダクタ
ＳＣ２２      第２捻転セグメントコンダクタ
ＳＣＶ２      Ｖ相第２セグメントコンダクタ
ＳＣＷ１      Ｗ相第１セグメントコンダクタ
ＳＥ      コイルエンド部
ＳＳ      スロット内導線部
ＳＳＩ      内周側スロット内導線部
ＳＳＯ      外周側スロット内導線部
【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】
2012110077.tif 000009
【図８】
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【図９】
2012110077.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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