(57)【要約】【課題】磁束漏れや渦電流の発生を効果的に防止することができ、モータの効率を高めることができるセグメントコイルを提供する。【解決手段】環状コア２と複数層の平角線コイルを備えて構成される回転電機のステータ１において、上記環状コアの内周部に形成されたスロット３の半径方向最内周側に装着されて回転子に対向させられるセグメントコイル４ａ，５ａであって、上記環状コアの周方向に分割された複数の分割線１１，１２，１３から構成されているとともに、上記複数の分割線が、上記スロットから延出するコイルエンド部Ｅ１，Ｅ２において一体的に接合されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状コアと複数層の平角線コイルを備えて構成される回転電機のステータにおいて、上記環状コアの内周部に形成されたスロットの半径方向最内周側に装着されて回転子に対向させられるセグメントコイルであって、
上記環状コアの周方向に分割された複数の分割線から構成されているとともに、
上記複数の分割線が、上記スロットから延出するコイルエンド部において一体的に接合されている、セグメントコイル。
【請求項２】
上記各分割線は、上記回転子に対向する辺が短辺となる矩形断面を備えて形成されている、請求項１に記載のセグメントコイル。
【請求項３】
上記セグメントコイルが巻き回されるティース部に対して、ステータの半径方向中心側から見たとき、少なくとも最内周側に配置される分割線を含む内周側分割線が、外周側に配置される分割線の抵抗率より大きな抵抗率を備える材料から形成されている、請求項１又は請求項２に記載のセグメントコイル。
【請求項４】
上記複数の分割線が、絶縁性樹脂材料を介して一体的に接合されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のセグメントコイル。
【請求項５】
上記絶縁性樹脂材料が、絶縁性接着剤、絶縁性樹脂テープ材又は絶縁性樹脂チューブ材である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のセグメントコイル。
【請求項６】
上記コイルエンド部が山形状に形成されているとともに、
上記複数の分割線は、上記山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部において、又は／及び上記スロットから延出するストレート部において接合されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のセグメントコイル。
【請求項７】
上記セグメントコイルのほぼ全域に形成される第１の絶縁被覆層と、上記第１の絶縁被覆層の所定部位に積層形成される第２の絶縁被覆層とを備え、異なる相に属するセグメントコイルが対接する部分に、上記第２の絶縁被覆層が設けられている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のセグメントコイル。
【請求項８】
上記第２の絶縁被覆層は、上記セグメントコイルにおけるステータの半径方向内方面及び／又は外方面に形成されている、請求項７に記載のセグメントコイル。
【請求項９】
分割線を互いに接合する絶縁性樹脂材料が、上記第２の絶縁被覆層を構成している、請求項７又は請求項８に記載のセグメントコイル。
【請求項１０】
上記セグメントコイルは、上記スロットから延出するコイルエンド部が、中央部を頂点とする略山形状に形成されているとともに、
上記セグメントコイルの上記略山形状の一方の斜辺部に、上記セグメントコイルに隣接して配置されるセグメントコイルの他方の斜辺部が対接させられる第２の絶縁被覆層が形成されている、請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のセグメントコイル。
【請求項１１】
所定領域の表面に着色識別部が設けられている、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のセグメントコイル。
【請求項１２】
互いに接続されるセグメントコイルの接続部を識別できる第１の着色識別部を、上記接続部又はその近傍に設けて構成される、請求項１１に記載のセグメントコイル。
【請求項１３】
上記第１の着色識別部は、上記接続部のコイル端面に形成されている、請求項１２に記載のセグメントコイル。
【請求項１４】
上記第１の着色識別部は、着色塗料を塗着し、又は着色テープ材を貼着して構成されている、請求項１２又は請求項１３に記載のセグメントコイル。
【請求項１５】
上記第１の着色識別部は、上記コイルエンド部に、着色キャップを設けて構成されている、請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載のセグメントコイル。
【請求項１６】
上記接続部以外の表面に設けられるとともに、各セグメントコイルが装着されるスロット又は／及びスロット内の配列位置を識別できるように形成された第２の着色識別部を備える、請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載のセグメントコイル。
【請求項１７】
上記第２の着色識別部は、セグメントコイルの所定領域に、着色塗料を塗着し、着色テープ材を貼着し、又は着色チューブ材を装着して構成されている、請求項１６に記載のセグメントコイル。
【請求項１８】
上記第２の着色識別部は、隣接して配置されるセグメントコイルとの部分放電を防止する第２の絶縁被覆層を構成している、請求項１６又は請求項１７に記載のセグメントコイル。
【請求項１９】
セグメントコイルの先端部に、他のセグメントコイルとの接続を行う接合面を設けた接続部を備え、
上記接続部は、上記接合面がステータの半径方向に対して平行となるように構成されている、請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載のセグメントコイル。
【請求項２０】
上記接続部は、端部を捻じることで、その接合面が上記環状コアの半径方向に対して平行となるように形成されている、請求項１９に記載のセグメントコイル。
【請求項２１】
ステータの周方向の所定位置に配置される一対の上記接続部を備え、上記一対の接続部は、上記環状コアのスロットにセグメントコイルを整列配置させた際に、隣接する接続部が上記環状コアの半径方向の内径側と外径側とにズレを持って配置されるように構成されている、請求項１９又は請求項２０に記載のセグメントコイル。
【請求項２２】
環状コアに設けられたスロットの半径方向最内側に装着されて回転子に対向させられるとともに、上記環状コアの周方向に分割された複数の分割線を接合して構成されるセグメントコイルの製造方法であって、
上記分割線を構成する複数の素線を、コイルエンド部形成部位においてテープ材又はチューブ材によって結束する結束工程と、
上記接合した部位以外の部位において、上記一体化された複数の素線を一体的に曲げ加工する曲げ加工工程とを含む、セグメントコイルの製造方法。
【請求項２３】
上記テープ材又は上記チューブ材によって、上記分割線から構成されるセグメントコイルが接合される、請求項２２に記載のセグメントコイルの製造方法。
【請求項２４】
上記曲げ加工工程の後に、上記分割線をコイルエンド部において接着剤により接合する接合工程を含む、請求項２２又は請求項２３に記載のセグメントコイルの製造方法。
【請求項２５】
環状コアに設けられたスロットの半径方向最内側に装着されて回転子に対向させられるとともに、上記環状コアの周方向に分割された複数の分割線を接合して構成されるセグメントコイル用の線材であって、
上記複数の分割線が、絶縁性樹脂材料によって、コイルエンド部となる部分において一体的に接合されている、セグメントコイル用線材。
【請求項２６】
絶縁性樹脂材料が、絶縁性接着剤、絶縁性樹脂テープ材又は絶縁性樹脂チューブ材である、請求項２５に記載の、セグメントコイル用線材。
【請求項２７】
両端部に設けた接続部を除く外周に絶縁被覆層を備えるとともに、
上記接続部の線材端面及び／又は上記絶縁被覆層の所定領域の表面に、着色識別部が設けられている、請求項２５又は請求項２６に記載のセグメントコイル用線材。
【請求項２８】
請求項１から請求項２１のいずれか１項に記載のセグメントコイルを備えるステータ。
【請求項２９】
隣接するセグメントコイルの上記接合部が固相接合されている、請求項２８に記載のステータ。
【請求項３０】
同一スロット内に隣接して配置される少なくとも１組のセグメントコイルを、上記スロットから出て上記コイルエンド部の頂部へ向かって周方向に曲折されるまでの領域において、半径方向に傾斜させることにより、これらセグメントコイルのコイルエンド部に設けた絶縁被覆層をステータの半径方向に接触させ、かつ、上記接触箇所におけるステータの半径方向におけるコイル間距離が、上記スロット内のコイル間距離よりも大きくなるように上記絶縁被覆層が形成されている、請求項２８又は請求項２９に記載のステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、回転電機のステータに用いられるセグメントコイル、セグメントコイルの製造方法、セグメントコイル用線材及びステータに関する。詳しくは、ステータ内に収容されたコイルに生じる渦電流や磁束漏れを低減させることができるとともに、占積率を高めることができるセグメントコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、回転電機として構成される電動機のステータは、環状のコアにコイルを設けて構成される。上記環状コアには、内側に開口する複数のスロットが所定間隔で設けられており、このスロットに上記コイルが装着される。従来のコイルは、曲折可能な巻線を、上記スロットに巻き回すことにより構成されていた。しかしながら、内側に開口する上記スロットに、上記巻線を、傷めることなく巻き回すのは困難であり、また、作業性が悪いという問題があった。
【０００３】
しかも、曲折可能な巻線では、直径を大きく設定することができないため大電流を流すことができない。このため、電動機の出力を高めることは困難である。また、電動機の出力向上及び小型化の要請に応えるためには、コイルの占積率を高める必要があるが、上記巻線を巻き回す構成では、巻線間に隙間が生じるとともに、各巻線に絶縁被覆層が設けられているため導体の断面積はその分小さくなり、占積率を向上させることも困難である。
【０００４】
上記問題を解決するため、断面積の大きなコイル材料をスロットに装着できる形態にあらかじめ成形した複数のセグメントコイルを上記スロットに装着し、上記スロットから延出するコイルエンド部に設けた接続端部を溶接等することにより接続してコイルを構成する手法を採用することができる。上記セグメントコイルの断面を上記スロットの断面形態に対応させることにより断面積を大きく設定することができるため、大電流を流すことができるとともに占積率を大きく設定することが可能となり、電動機の出力を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４６８８００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
断面積の大きなセグメントコイルを採用することにより、大きな電流を流すことが可能になり、電動機等において大きな出力を得ることが可能になる。一方、コイルの断面積が大きくなり、また流れる電流も大きく設定されることから、上記セグメントコイルには、渦電流や磁束漏れが生じやすい。
【０００７】
特に、回転子に対向して配置される半径方向最内側に配置される巻線には、回転子からの磁力が直接作用するとともに、回転子に設けた永久磁石に対向する面積が大きいため、渦電流や磁束漏れが生じやすい。渦電流や磁束漏れが生じると、電動機の損失が増大して、効率が低下することになる。
【０００８】
従来の巻線を用いたコイルでは、巻線を複数の素線から構成して巻回すことにより、上記問題を緩和する手法が採用されていた。
【０００９】
一方、複数の素線からセグメントコイルを形成する場合、各素線に形成された絶縁被覆層や各素線を接着するための接着剤層を設ける必要が生じる。このため、セグメントコイルを分割線から構成すると、スロット内のコイル断面積が減少して、占積率が低下してしまうことになる。
【００１０】
また、曲げ加工された複数の素線を組み付けて一つのセグメントコイルを形成するには、各素線の曲げ加工に極めて高い加工精度が要求される。しかも、各素線を組み付けてセグメントコイルを形成するための工程等が増加して、製造コストの大幅な増加につながることにもなる。
【００１１】
上記セグメントコイルには、隣接するセグメントコイルとの間や、コアとの間の絶縁を行うための絶縁被覆層が設けられている。上記絶縁被覆層は、上記各部材間において部分放電が生じないように構成する必要がある。上記部分放電は、電圧差が大きくなる部分において生じやすい。たとえば、３相交流電動機のステータにセグメントコイルを採用した場合、異なる相に属するセグメントコイル間における電圧差が最も大きくなる。したがって、異なる相に属するセグメントコイルが近接あるいは接触する部分において部分放電が生じやすい。
【００１２】
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被覆層を、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。
【００１３】
ところが、同じ相に属するセグメントコイルが対接する部位や、コアとセグメントコイルとが対接する部位における電圧差は小さく、大きな電圧差に対応できる厚みの大きな絶縁被覆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被覆層がコイルの全域に設けられているため、スロット内の占積率が低下して、電動機の大型化や発熱量の増加につながるといった問題があった。
【００１４】
占積率を高めるため、比誘電率が低く絶縁性能が高い高価な絶縁材料を用いて、セグメントコイルの全体に、厚みの小さい絶縁被覆層を形成することも考えられるが、製造コストの増加につながることになる。
【００１５】
ステータを構成するには、複数種類の形態を備えるセグメントコイルが準備され、これらセグメントコイルを所定のスロットに所定の順序で装着して組み付けた後、これらセグメントコイルが一体的なコイルを構成するように、各セグメントコイルの接続部を接続しなければならない。
【００１６】
ところが、上記セグメントコイルの装着作業及び接続作業は面倒である。しかも、多数のセグメントコイルを密集した状態で組み付ける必要があるため、各セグメントコイル及び接続すべき接続部を識別するのが困難である。このため、組み付け間違いや、接続間違いが生じやすい。
【００１７】
しかも、各セグメントコイルは、密集して設けられているため、組み付け後や接続後に、組み付け間違いや、接続間違いを検査するのも困難であり、非常に手間がかかる。
【００１８】
このようなセグメントコイルを用いてなるステータは、複数のセグメントコイルをステータのスロット内に整列配置させた後に、隣接するセグメントコイルの端部同士を、アーク溶接等を用いて接合させることで形成されるものが一般的である。
【００１９】
ところが、相互に接合させるセグメントコイルの端部を１組毎に接合していく構成であることから、作業性が悪いという問題があった。また、相互に接合させるセグメントコイルの端部を環状コアの半径方向に加圧しながら接合させる構成であることから、加圧方向のスペースが狭く、治具の位置決め精度が厳しいと共に、作業性が悪いという問題があった。
【００２０】
本願発明は、磁束漏れや渦電流の発生を効果的に防止することができ、電動機等の効率を高めることができるセグメントコイルを提供することを課題とする。
【００２１】
また、本願発明は、コイルの断面積を大きく設定して大電流を流せるとともに部分放電を防止することができ、また占積率を高めて、電動機の性能を向上させることができるセグメントコイルを提供することを課題とする。
【００２２】
また、本願発明は、多数のセグメントコイルを容易に識別して各セグメントコイルが装着されるべき所定のスロットに装着できるとともに、接続すべき接続部を容易に識別して接続を行うことができるセグメントコイル等を提供することを課題とする。
【００２３】
また、本願発明は、環状コアのスロットに整列配置されるセグメントコイルにおいて、隣接するセグメントコイルの効率的な接合を実現可能とすると共に、特にコイルエンド部において絶縁被膜に劣化が生じることを効果的に防止することができるセグメントコイル等を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本願発明は、環状のコアと複数層の平角線コイルを備えて構成される回転電機のステータにおいて、上記環状コアの内周部に形成されたスロットの半径方向最内周側に装着されて回転子に対向させられるセグメントコイルであって、上記環状コアの周方向に分割された複数の分割線から構成されているとともに、上記複数の分割線が、上記スロットから延出するコイルエンド部において一体的に接合されているセグメントコイルに係るものである。
【００２５】
コイルに生じる渦電流や磁束漏れは、回転子の永久磁石の影響を直接受ける半径方向最内側のセグメントコイルに生じやすい。本願発明では、各スロット内において環状コアの半径方向最内側に装着されて回転子に対向させられるセグメントコイルを複数の分割線から構成するため、上記渦電流や磁束漏れを効果的に防止できる。
【００２６】
一方、上記半径方向最内側に配置されるセグメントコイル以外のセグメントコイルは、分割線から構成されていないため、コイルの断面積が減少することがなく、大電流を流すことができる。これにより、渦電流や磁束漏れを効果的に低減させることができるとともに、大電流を流すことのできるコイルを構成できる。
【００２７】
また、上記分割線は、上記スロットから延出するコイルエンド部において一体的に接合されている。この構成によって、スロット内において、上記分割線を接合するための接着剤層を設ける必要がなくなる。このため、スロット内における各分割線の断面積を大きく設定することが可能となり、また占積率も大きくなる。
【００２８】
しかも、半径方向最内側に配置されるセグメントコイルのみ分割線から構成すればよいため、ステータの製造コストや製造工程が大きく増加することもない。
【００２９】
また、渦電流は、回転子に対向する面積が大きいほど生じやすい。このため、上記各分割線を、上記回転子に対向する辺が短辺となる矩形断面を備えるように形成することにより、渦電流の発生を効果的に防止することができる。
【００３０】
上記セグメントコイルが巻き回されるティース部に対して、ステータの半径方向中心側から見たとき、少なくとも最内周側に配置される分割線を含む内周側分割線が、外周側に配置される分割線の抵抗率より大きな抵抗率を備える材料から上記セグメントコイルを形成するのが好ましい。
【００３１】
渦電流や磁束漏れは、コアのティース部の外周側に配置される巻線において生じやすい。一方、抵抗率の高い材料ほど、渦電流や磁束漏れの発生が少ない。このため、抵抗率の高い材料から形成された分割線を、渦電流や磁束漏れが発生しやすいティース部に対接する最内周側に配置することにより、渦電流や磁束漏れを効果的に低減させることができる。一方、本願発明では、分割線から構成されたセグメントコイルは環状コアの半径方向最内側に装着されて、回転子に対向させられる。各分割線の外面は回転子の回転する空間に面しているため、半径方向中間部に配置されるセグメントコイルに比べて温度上昇が小さい。したがって、内周側の分割線を抵抗率の高い材料を用いて形成して、これら分割線から構成されるセグメントコイルの抵抗が若干大きくなっても問題となることはほとんどない。
【００３２】
抵抗率の高い材料から形成された分割線は、少なくとも最内周側に配置される分割線を含む内周側分割線に採用することができる。たとえば、セグメントコイルを２本の分割線から構成する場合、ティース部に隣接して配置される内周側の分割線を、外周側に配置される分割線を形成する材料より抵抗率が大きな材料から形成することができる。また、セグメントコイルを３本の分割線から構成する場合、ティース部側に配置される内周側２本の分割線を外周側に配置される分割線を形成する材料より抵抗率が大きな材料から形成することができる。これにより、分割線から構成されるセグメントコイルにおける渦電流や磁束漏れの発生をより効果的に防止することができる。
【００３３】
各分割線をコイルエンド部において接合する手法は、特に限定されることはなく、種々の絶縁性樹脂材料を介して接合することができる。たとえば、上記絶縁性樹脂材料として、絶縁性接着剤、絶縁性樹脂テープ材又は絶縁性樹脂チューブ材を採用できる。また、粘着剤層を備えるテープ材や熱収縮性チューブ材を採用できる。
【００３４】
各分割線の接合強度を確保するには、曲げ加工が施されていない部分又は大きな曲率半径で曲げ加工された部分の所定領域において上記分割線を接合するのが好ましい。たとえば、上記コイルエンド部を山形状に形成し、上記複数の分割線を、上記山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部において、又は／及び上記スロットから延出するストレート部において接合するのが好ましい。たとえば、コイルエンド部を山形に形成した場合、山形の頂部近傍や、山形斜辺から上記スロットに収容されるストレート部に移行する山形の裾部近傍では、各分割線の矩形断面における長辺の０．５〜３倍の曲率半径の曲げ加工が施される。一方、上記山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部は、各分割線の矩形断面における長辺の２０〜６０倍の曲率半径の曲げ加工が施される。また、スロットから延出したところのストレート部には、曲げ加工が施されていない。したがって、上記山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部、及び／又は上記ストレートにおいて接合するのが好ましい。なお、上記斜辺部に、ステータの周方向に沿う所定の曲げ加工を施すことができる。上記周方向に沿う曲げ加工として、たとえば、斜辺部が１又は２以上の個所で屈曲されて略折れ線状となる曲げ加工や、曲率半径の中心や曲率が変化する曲げ加工を施すことができる。
【００３５】
上記構成を採用することにより、上記絶縁性樹脂テープ材又は絶縁性樹脂チューブ材によって接合した状態で曲げ加工を行い、上記絶縁性樹脂テープ材又は絶縁性樹脂チューブ材を接合材料として、そのままセグメントコイルとして組み付けることができる。このため、製造工程を削減できるとともに、製造コストを低減させることができる。また、樹脂射出成形を利用して分割線を接合することもできる。
【００３６】
上記セグメントコイルを、コイルのほぼ全域に形成される第１の絶縁被覆層と、上記第１の絶縁被覆層の所定部位に積層形成される第２の絶縁被覆層とを備えて構成するとともに、異なる相に属するセグメントコイルが対接する部分に、上記第２の絶縁被覆層を設けるのが好ましい。
【００３７】
たとえば、３相交流電動機においては、異なる相に属するセグメントコイル間の電圧差が最も大きくなる。一方、コアとセグメントコイル間の電圧差は、異なる相に属するセグメントコイル間の電圧差より小さくなり、さらに、同じ相に属するセグメントコイル間の電圧差は、上記コアとセグメントコイル間の電圧差よりさらに小さくなる。
【００３８】
本願発明では、異なる相に属するセグメントコイルが対接する部分に、上記第２の絶縁被覆層を設けることにより、隣接するコイルあるいはコアとの間の電圧差に応じて、絶縁被覆層の厚みを異ならせることができる。これにより、信頼性を低下させることなく部分放電を効率的に防止することができる。しかも、絶縁被覆層の平均的な厚みを減少させることができるため、軽量化を図ることもできる。また、製造コストを低減させることもできる。上記第２の絶縁被覆層を、各セグメントコイルのステータの半径方向内方面及び／又は外方面に形成することができる。すなわち、隣接するセグメントコイルが対接する対接面にのみ設けることもできる。この構成を採用することにより、第２の絶縁被覆層を設ける領域をさらに削減することが可能となる。
【００３９】
上記第２の絶縁被覆層の厚みは、対接させられるセグメントコイル間の電圧差や位置関係に基づいて、部分放電を防止できる厚みに形成されていればよく、特に限定されることはない。
【００４０】
上記第１の絶縁被覆層及び第２の絶縁被覆層を形成する手法も特に限定されることはない。たとえば、粉体塗装や電着塗装の手法で各絶縁被覆層を形成することができる。
【００４１】
上記第１の絶縁被覆層として、曲げ加工を行うことができる絶縁被覆層を設けるのが好ましい。これにより、第１の絶縁被覆層を備えた状態で曲げ加工を行い、その後、隣接するセグメントコイル等との電圧差が大きくなる部分に、第２の絶縁被覆層を設けることができる。この手法により、厚みの異なる絶縁被覆層を容易に形成することができる。
【００４２】
上記分割線を互いに接合する絶縁性樹脂材料を用いて上記第２の絶縁被覆層を構成することができる。すなわち、上記絶縁性樹脂材料として採用される、上記絶縁性接着剤、上記絶縁性樹脂テープ材及び上記絶縁性樹脂チューブ材によって、上記第２の絶縁被覆層を構成できる。上記第２の絶縁被覆層を、接合された上記複数の分割線の周囲を取り囲むように構成することもできる。この構成により、各分割線の接合強度を上記第２の絶縁被覆層を利用して高めることができる。なお、上記絶縁性接着剤を用いる場合は、ステータの半径方向内方面及び外方面を含む領域に上記第２の絶縁被覆層を設けることもできる。
【００４３】
同一のスロットには、同じ相に属するセグメントコイルが装着されるため、異なる相に属するセグメントコイルが対接させられるのはコイルエンド部である。したがって、コイルエンド部において部分放電が生じやすくなる。上記コイルエンド部を、中央部を頂点とする略山形状に形成し、上記セグメントコイルの上記略山形状の一方の斜辺部に、上記セグメントコイルに隣接して配置されるセグメントコイルの他方の斜辺部が対接させられる第２の絶縁被覆層を形成するのが好ましい。
【００４４】
ステータに組み付けられるセグメントコイルは、コイルエンド部において、半径方向において隣接するセグメントコイルと対接させられることになる。そして、セグメントコイルの各コイルエンド部形状を、中央を頂点とする略山状に設定すると、一のセグメントコイルにおける山形状の一方の斜辺部に対して、この一のセグメントコイルに隣接するセグメントコイルにおける山形状の他方の斜辺部を交差するように対接させることができる。すなわち、一のセグメントコイルの一方の斜辺部に対して、隣接するセグメントコイルの他方の斜辺部を対接させることができる。
【００４５】
上記構成を採用すると、各セグメントコイルの山形状をしたコイルエンド部の一方の斜辺部に第２の絶縁被覆層を設けておけば、対接するセグメントコイル間に第２の絶縁被覆層を形成できる。これにより、コイルエンド部において互いに対接するセグメントコイル間に、部分放電を効果的に防止できる第２の絶縁被覆層を設けることが可能となる。
【００４６】
しかも、本願発明では、対接する一方の側のセグメントコイルにのみ第２の絶縁被覆層を設けることができる。このため、ステータを構成するコイル全体として、第２の絶縁被覆層を設ける領域を小さく設定することが可能となる。また、効率よく部分放電を防止できるとともに、第２の絶縁被覆層を設けるために必要な材料を削減して製造コストを低減させ、さらに、電動機の重量を削減することもできる。
【００４７】
上記セグメントコイルを、所定領域の表面に着色識別部を設けて構成するのが好ましい。
【００４８】
上記着色識別部は、ステータの組み立て工程において用いられる識別標識であり、セグメントコイルを識別して行われる所要の組み立て作業に利用することができるように構成される。
【００４９】
たとえば、互いに接続されるセグメントコイルの接続部を識別できる第１の着色識別部を、上記接続部又はその近傍に設けることができる。
【００５０】
上記第１の着色識別部は、環状コアの所定のスロットに装着された各セグメントコイルの接続部を接続する工程において、互いに接続される接続部を識別して接続間違いを防止するために設けられるものである。
【００５１】
上記第１の着色識別部の構成や形態は特に限定されることはない。たとえば、互いに接続されるセグメントコイルの接続部又はその近傍に同一色で着色された着色識別部を設けることができる。また、着色識別部を設ける部位も特に限定されることはなく、接続作業の際に接続部を識別できるように、接続部又はその近傍に設けることができる。
【００５２】
また、組み立て終了後に外部から識別できる部位に形成しておくことにより、上記第１の着色識別部を画像認識して、接続間違いの有無を検査することが可能となる。
【００５３】
接続部に第１の着色識別部を設ける場合、接続面以外の部位に形成するのが望ましい。たとえば、上記第１の着色識別部を、上記接続部のコイル端面に形成することができる。
【００５４】
上記コイル端面は、ステータの外方から確実に目視等できる部位であり、第１の着色識別部をコイル端面に設けることにより、互いに接続すべきセグメントコイルの接続部を確実に識別して、接続作業を行うことができる。また、組み立て終了後に、ＣＣＤカメラ等を用いて接続部を拡大して検査することも可能となる。さらに、画像認識によって自動で検査を行うこともできる。
【００５５】
上記着色識別部を形成する手法は特に限定されることはない。たとえば、上記第１の着色識別部を、着色塗料を塗着し、又は着色テープ材を貼着することにより形成することができる。
【００５６】
着色塗料は種々の樹脂塗料を用いることができる。また、着色テープ材として種々の材料から形成されたものを採用することができる。さらに、粘着剤層あるいは接着剤層を有する着色テープ材を採用するのが好ましい。なお、コイル端面に第１の着色識別部を設ける場合、各コイルの端面を平坦に加工しておくのが好ましい。
【００５７】
また、上記第１の着色識別部を、上記コイルエンド部に、着色キャップを設けて構成することができる。接続部は、絶縁被覆層を除去することにより導体が露出させられているため、上記着色キャップを設けることにより、露出された導体表面を保護する機能を発揮させることもできる。
【００５８】
上記着色キャップは、接続部の全体を覆うように形成して接続前に取り外すように構成することもできるし、接続面以外の部位を覆うように形成して、着色キャップを装着したまま接続作業を行えるように構成することもできる。
【００５９】
上記着色キャップを形成する材料は特に限定されることはなく、着色した種々の樹脂材料から成形したものや、金属材料から形成されたものに着色を施したものを採用することができる。
【００６０】
上記着色識別部として、各セグメントコイルが装着されるスロット又は／及びスロット内の配列位置を識別できるように形成された第２の着色識別部を設けることができる。上記第２の着色識別部は、上記第１の着色識別部とは別に、セグメントコイルの上記接続部以外の表面に設けられる。
【００６１】
上記第２の着色識別部は、複数種類のセグメントコイルをコアに装着する工程において、所定のセグメントコイルを所定のスロットに装着し、また、各スロットに装着されるセグメントコイルの配列位置を識別するために用いることができる。
【００６２】
上記第２の着色識別部を設けることにより、所定のセグメントコイルを所定のスロットに容易に装着することができる。また、各スロット内における配列順序を容易に確認することができる。なお、所定のセグメントコイルを所定のスロットに装着するために設けられる第２の着色識別部と、上記各スロット内における配列順序を識別する第２の着色識別部とを、兼用するように形成することもできるし、別途の部位に独立した着色識別部として設けることもできる。
【００６３】
所定のセグメントコイルを所定のスロットに装着するために設けられる第２の着色識別部は、たとえば、収容されるスロットごとに同一の色彩を有するように形成することができる。また、各スロットに装着されるセグメントコイルの配列位置を認識するには、たとえば、同じ色彩で、配列順に濃度が変化する着色を施した第２の着色識別部を設けることができる。
【００６４】
上記第２の着色識別部の構成及び形態も特に限定されることはない。上記第２の着色識別部を、セグメントコイルの所定領域に、着色塗料を塗着し、着色テープ材を貼着し、又は着色チューブ材を装着して構成することができる。上記第２の着色識別部は、コイルエンド部の全領域に着色を施すことにより設けることもできるし、一部の領域に着色を施すことにより設けることもできる。また、上記第２の着色識別部は、少なくともコイルエンド部に設けられていればよい。さらに、各セグメントコイルの絶縁被覆層の全体に着色を施して、上記第２の着色識別部とすることもできる。
【００６５】
上記第２の着色識別部を、隣接して配置されるセグメントコイルとの部分放電を防止する上記第２の絶縁被覆層として設けることができる。
【００６６】
コイルエンド部においては、異なる相に属するセグメントコイルが近接し、あるいは接触して配列されるため、これらコイル間で部分放電が生じやすい。部分放電が生じると、絶縁被覆層が傷み、コイル間で短絡が生じる危険性がある。上記第２の着色識別部を、上記部分放電を防止できる上記第２の絶縁被覆層を兼用するように構成することにより、ステータの組み立て作業が容易になるばかりでなく、ステータの信頼性を向上させることもできる。
【００６７】
部分放電を防止するための第２の着色識別部の構成や形態は特に限定されることはない。部分放電を効果的に防止するには、たとえば、絶縁性の樹脂からなる塗料を２０〜２００μｍの厚みで塗着することにより、所要の部分放電電圧を確保することが可能となる。厚みが２０μｍ以下の場合、近接するコイル間において部分放電が生じる恐れがあるとともに、所要の被膜強度を確保できない。一方、厚みが２００μｍ以上になると、コイルの装着スペースを確保するのが困難になる。
【００６８】
また、絶縁性樹脂テープ材や絶縁性樹脂チューブ材を用いて、第２の絶縁被覆層を兼ねる第２の着色識別部を形成することができる。部分放電防止効果を有する上記着色テープ材として、パーマセル社製の絶縁性樹脂テープ材（商標名カプトンテープ）等を採用できる。また、着色チューブ材として、住友電気工業製の絶縁性樹脂チューブ材（商標名スミチューブ）を採用することができる。
【００６９】
セグメントコイルの先端部に、他のセグメントコイルとの接続を行う接合面を設けた接続部を備えて上記セグメントコイルを構成し、上記接続部を、上記接合面がステータの半径方向に対して平行となるように構成するのが好ましい。上記接合面を備えていれば、上記接合部の形態及び形成手法は限定されることはない。たとえば、コイル先端部を鍛造、ねじり等の塑性加工を施すことにより上記接合面を形成することができる。
【００７０】
上記接合面が前記環状コアの半径方向に対して平行となるように構成してあることから、複数のセグメントコイルを環状コアに整列配置させた際に、接合用面の加圧方向を環状コアの周方向にとることができる。このため、隣接するスロット間に形成される空間（隙間）を有効に利用して接合部の接合を行うことができる。従って、接合面の加圧方向に十分なスペースを確保することができ、接合部の接合工程の作業性を向上させることができる。また、隣接するセグメントコイルの効率的な接合を実現することができる。さらに、上記接合面を環状コアの半径方向に対して平行となるように構成することで、複数のセグメントコイルを環状コアに整列配置させた際に、隣接するスロット間に形成される空間（隙間）を効果的に増大させることができ、放熱性の良いステータを形成することができる。
【００７１】
上記セグメントコイルを、上記接合部が、上記環状コアのスロットにセグメントコイルを整列配置させた際に、隣接する接合部が上記環状コアの半径方向の内径側と外径側とにズレを持って配置されるように構成することができる。
【００７２】
上記構成の接合部を設けることにより、複数のセグメントコイルを環状コアに整列配置させるだけで、同一スロット内に配置される複数のセグメントコイルにおいて、相互に接合される接合面を対向させた状態で配置することができる。また、上記接合面は環状コアの半径方向に対して平行であることから、相互に接合される複数組の接合部の接合面を環状コアの半径方向に一列に配置することができる。このため、複数組の接合部の接合を同時に行うことができる。したがって、複数組の接合部の多点同時接合が可能となる。これにより、接合工程の作業性を向上させることができ、隣接するセグメントコイルの効率的な接合を可能とすることができる。
【００７３】
本願発明に係るセグメントコイルは、上記分割線を構成する複数の素線を、コイルエンド部形成部位においてテープ材又はチューブ材によって接合する結束工程と、上記接合した部位以外の部位において、上記一体化された複数の素線を一体的に曲げ加工する曲げ加工工程とを含んで製造することができる。
【００７４】
複数の分割線を別個に曲げ加工すると、工程が大幅に増加する。また、各分割線は、一体的に接合されるため、各分割線を別途曲げ加工する場合、非常に高い寸法精度が要求される。
【００７５】
あらかじめテープ材で結束した複数の素線に対して、一体的に曲げ加工を施すことにより、分割線からなるセグメントコイルの工程を大幅に削減することができる。
【００７６】
テープ材あるいはチューブ材を設けた部位で曲げ加工を行うと、テープ材が破損したり、結束力が低下する恐れがある。このため、上記結束した部位以外の部位において、上記一体化された複数の素線を一体的に曲げ加工するのが好ましい。
【００７７】
上記テープ材は、結束した素線に曲げ加工を施すことができれば、特に限定されることはない。たとえば、上記結束工程において、絶縁性樹脂から形成された上記テープ材又は上記チューブ材によって、上記分割線から構成されるセグメントコイルを結束して曲げ加工を行った後、そのまま環状コアに組み付けることもできる。これにより、上記テープ材又は上記チューブ材によって分割線を結束接合した状態で、セグメントコイルを構成することができる。
【００７８】
一方、曲げ加工を行うためのテープ材を採用した場合、曲げ加工工程の後に、上記分割線をコイルエンド部において接着剤により接合する接合工程を含むように構成することができる。この場合、上記テープ材を除去する工程を行うこともできる。
【００７９】
本願発明に係るセグメントコイルは、上記複数の分割線が、絶縁性樹脂材料によって、コイルエンド部となる部分において、一体的に接合されているセグメントコイル用線材から形成することができる。
【００８０】
絶縁性樹脂材料として、絶縁性接着剤、絶縁性樹脂テープ材又は絶縁性樹脂チューブ材を採用できる。
【００８１】
また、上記線材として、両端部に設けた接続部を除く外周に絶縁被覆層を備えるとともに、上記接続部の線材端面及び／又は上記絶縁被覆層の所定領域の表面に、着色識別部が設けられているものを採用することができる。
【００８２】
本願発明に係るセグメントコイルは、種々の形態のステータに適用することができる。
【００８３】
上記ステータを、隣接するセグメントコイルの上記接合部を固相接合して構成することができる。
【００８４】
隣接するセグメントコイルの接合部を固相接合することにより、製造効率が良いステータとすることができる。また、固相接合では発熱量が少ないため、熱的影響も少ない。このため、耐熱性の低い安価な導体や絶縁被覆材料を使用することが可能になる。
【００８５】
たとえば、上記固相接合として、超音波接合を採用することにより、さらに製造効率の良いステータとすることができる。
【発明の効果】
【００８６】
渦電流や磁束漏れの発生を効果的に防止できるステータを構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】セグメントコイルをステータのコアに組み付けた状態を示す要部の斜視図である。
【図２】図１に示すセグメントコイルの形態を模式的に示す部分斜視図である。
【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】セグメントコイルの分割形態の例を示す断面図である。
【図５】セグメントコイルの製造手順を示す図である。
【図６】セグメントコイルの第２の実施形態を示す正面図である。
【図７】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８】図７におけるＶIII−ＶIII線に沿う断面図である。
【図９】図８におけるＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
【図１０】第２の絶縁被覆層の第２の実施例を示す図であり、図９に相当する断面図である。
【図１１】本願発明の第３の実施形態に係るセグメントコイルを備えるステータのセグメントコイル接続部の拡大斜視図である。
【図１２】図１１に示すセグメントコイルの接続部の拡大斜視図である。
【図１３】第３の実施形態の変形例に係るセグメントコイルを示す正面図である。
【図１４】図１３におけるXIV−XIV線に沿う右側面図である。
【図１５】図１３におけるＸＶ-ＸＶ線に沿う断面図である。
【図１６】第４の実施形態に係るセグメントコイルを示す図で、（ａ）はセグメントコイルの斜視図、（ｂ）は環状コアに組み付けられているセグメントコイルを環状コアの外側から見た要部を簡略化して示す図である。
【図１７】第４の実施形態に係るセグメントコイルを示す図で、（ａ）はセグメントコイルの斜視図、（ｂ）はセグメントコイルの側面図である。
【図１８】第４の実施形態の変形例に係るセグメントコイルの要部を示す図である。
【図１９】第４の実施形態に係るセグメントコイルを環状コアに組み付けた後に接合部が接合される状態を摸式的に示す図である。
【図２０】第４の実施形態に係るセグメントコイルが環状コアに組み付けられた状態において、隣接するスロットに配置されるセグメントコイルを摸式的に示す図で、（ａ）は本発明の実施形態に係るセグメントコイルを示す図、（ｂ）は比較例１のセグメントコイルを示す図、（ｃ）は比較例２のセグメントコイルを示す図である。
【図２１】第５の実施形態に係るセグメントコイルが同一スロット内に整列配置されている状態を簡略化して示す図で、（ａ）はセグメントコイルを示す斜視図、（ｂ）はセグメントコイルの側面の要部を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００８８】
以下、本願発明の実施形態を図に基づいて具体的に説明する。
【００８９】
図１は、本願発明に係るセグメントコイル４，５をステータの環状コア２に装着した状態を示す要部斜視図である。また、図２は、本願発明に係るセグメントコイル４，５の一形態を示す部分斜視図である。
【００９０】
上記環状コア２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ともに内周面に開口するスロット３が所定間隔で形成されている。なお、本実施形態では、理解を容易にするため、スロット３の一部にセグメントコイル４，５を装着した状態を示している。
【００９１】
上記スロット３は、セグメントコイル４，５の幅にほぼ対応して形成されており、セグメントコイル４，５のストレート部Ｃを上記スロット３に収容することにより、セグメントコイル４，５が環状コア２に組み付けられる。
【００９２】
上記環状コア２を構成する材料は特に限定されることはない。たとえば、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。
【００９３】
たとえば、３相誘導電動機においては、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が、上記スロットに所定間隔で組み付けられる。
【００９４】
図２に示すように、上記セグメントコイル４，５は、上記スロット３に収容される一対のストレート部Ｃと、上記スロット３の軸方向両端部から延出させられるとともに山形形状を備える一対のコイルエンド部Ｅ１とを備えて構成される。なお、図示しない下方のコイルエンド部は、図示しない所要のパターンに応じて曲折されるとともに、隣接するセグメントコイルとの接続を行う接続部が設けられている。
【００９５】
上記セグメントコイル４，５には、上記接続部を除く外周の全域に第１の絶縁被覆層が形成されており、隣接するセグメントコイルやコアとの間の絶縁性を確保できるように構成されている。
【００９６】
図２及び図３に示すように、本実施形態ではセグメントコイルを、環状コア２の内周部に形成されたスロット３内で半径方向に複数層配列して構成されており、上記スロット３の半径方向最内側に装着されて回転子に対向させられるセグメントコイル４ａ，５ａを上記スロット３の周方向に分割された３本の分割線１１，１２，１３を備えて構成している。なお、図３には、スロットの全域にセグメントコイル４ａ〜４ｆ，５ａ〜５ｆを装着した状態を示している。
【００９７】
渦電流や磁束漏れは、回転子に用いられている永久磁石の影響を直接受ける環状コア２の半径方向最内側のセグメントコイルに生じやすい。本願発明では、スロット３の半径方向最内側に装着されて回転子に対向させられるセグメントコイル４ａ，５ａを複数の分割線１１，１２，１３から構成しているため、上記渦電流や磁束漏れを効果的に防止できる。
【００９８】
一方、上記半径方向最内側に配置されるセグメントコイル４ａ，５ａ以外のセグメントコイル４ｂ，４ｃ，５ｂ，５ｃは、分割線から構成されていないため、コイルの断面積が減少することがなく、大電流を流すことができる。これにより、渦電流や磁束漏れを効果的に低減させることができるとともに、大電流を流すことのできるコイルを構成できる。
【００９９】
本実施形態では、上記分割線１１，１２，１３は、上記スロット３から延出するコイルエンド部Ｅ１において、絶縁性樹脂テープ材又は絶縁性樹脂チューブ材６によって一体的に結束接合されている。この構成によって、スロット３内においては、上記分割線１１，１２，１３を接合するための接着剤層を設ける必要がなくなる。このため、スロット３内における各分割線１１，１２，１３の断面積を大きく設定することが可能となり、また占積率も大きくなる。
【０１００】
上記絶縁性樹脂テープ材又は絶縁性樹脂チューブ材６として種々の材料を採用することができる。たとえば、住友電気工業製の絶縁性樹脂チューブ材（商標名スミチューブ）等の熱収縮性チューブや、パーマセル社製の絶縁性樹脂テープ材（商標名カプトンテープ）を採用することができる。
【０１０１】
なお、上記絶縁性樹脂テープ材又は絶縁性樹脂チューブ材６を用いないで、接着剤によって分割線を接合することもできる。上記接着剤として、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂接着剤を採用することができる。また、樹脂射出成形を用いて分割線を接合することもできる。
【０１０２】
また、本実施形態では、上記絶縁性樹脂テープ材又は上記絶縁性樹脂チューブ材６は、上記ステータの半径方向外側に配置されるセグメントコイル４ｂ，５ｂに対する第２の絶縁被覆層を構成している。すなわち、上記絶縁性樹脂テープ材又は上記絶縁性樹脂チューブ材６を、コイルエンド部Ｅ１において隣接あるいは近接するコイル間の距離を大きく設定できるように配置することにより、これらコイル間の部分放電を防止する第２の絶縁被覆層として機能させることができる。部分放電を防止する上記第２の絶縁被覆層として機能させる材料として、電気絶縁性の樹脂材料のみならず、半導電性の材料から形成された接着剤、テープ材及びチューブ材を採用することができる。
【０１０３】
本実施形態では、半径方向最内側に配置されるセグメントコイル４ａ，５ａのみ分割線から構成しているため、製造コストや製造工程が大きく増加することもない。
【０１０４】
上記セグメントコイル４ａ，５ａを構成する分割線の分割形態も特に限定されることはない。たとえば、図４（ａ）に示す矩形断面を有するセグメトコイルを、図４（ｂ）に示すように２分割し、図４（ｃ）に示すように３分割し、あるいは図４（ｄ）に示すように、４分割した形態を採用することができる。
【０１０５】
セグメントコイルにおける渦電流は、回転子に対向する面積が大きいほど生じやすい。このため、図４（ｃ）あるいは図４（ｄ）に示すように、上記各分割線１１，１２，１３，１２ｂ，１２ｂを、上記回転子に対向する辺が短辺となる矩形断面を備えるように形成するのが好ましい。
【０１０６】
また、渦電流や磁束漏れは、各セグメントコイル４ａ，５ａが巻き回される各ティース部２ａの壁面３ａに対向する部分でも生じやすい。本願発明では、図３や図４（ｂ）〜（ｄ）に示す２以上の分割線から上記セグメントコイル４ａ，５ａを構成しているため、これらセグメントコイル４ａ，５ａが巻き回される各ティース部２ａに対して、ステータの半径方向中心側から見て、最内周側の分割線１１に渦電流や磁束漏れが生じやすくなる。
【０１０７】
上記不都合を回避するため、上記複数の分割線から構成されるセグメントコイルにおいて、これら分割線が巻き回されるティース部２ａに対して、ステータの半径方向中心側から見て、少なくとも最内周側に配置される分割線１１を含む内周側分割線を、外周側に配置される分割線１３の抵抗率より大きな抵抗率を備える材料から形成することができる。例えば、図３に示す実施形態において、各ティース部２ａ，２ｂに対して最内周側に配置される分割線１１を、外周側に配置される分割線１２，１３を形成する材料の抵抗率より大きな抵抗率を備える材料から形成することができる。
【０１０８】
抵抗率の高い材料ほど、渦電流や磁束漏れの発生が少ない。このため、抵抗率の高い材料から形成された分割線を、渦電流や磁束漏れが発生しやすいティース部２ａに隣接する最内周側に配置することにより、渦電流や磁束漏れを効果的に低減させることができる。一方、本願発明では、分割線から構成されたセグメントコイルは環状コアの半径方向最内側に装着されて、回転子に対向させられる。各分割線の外面は回転子の回転する空間に面しているため、半径方向中間部に配置されるセグメントコイルに比べて温度上昇が小さい。したがって、内周側の分割線を抵抗率の高い材料を用いて形成して、これら分割線から構成されるセグメントコイルの抵抗が若干大きくなっても問題となることはほとんどない。
【０１０９】
抵抗率の高い材料から形成された分割線は、少なくとも最内周側に配置される分割線１１を含む内周側分割線に採用することができる。たとえば、図４（ｂ）に示すように、セグメントコイルを２本の分割線１１，１３から構成する場合、ティース部２ａに隣接して配置される内周側の分割線１１を、外周側に配置される分割線１３を形成する材料より抵抗率が大きな材料から形成することができる。また、図４（ｃ）に示すように、セグメントコイルを３本の分割線１１，１２，１３から構成する場合、ティース部側に配置される内周側２本の分割線１１，１２を外周側に配置される分割線１３を形成する材料より抵抗率が大きな材料から形成することができる。これにより、分割線から構成されるセグメントコイルにおける渦電流や磁束漏れの発生をより効果的に防止することができる。
【０１１０】
上記セグメントコイル４ａ，５ａは、種々の手法によって製造することができる。たとえば、別個に曲げ加工した分割線を組み合わせて、上述した絶縁性樹脂テープ材６や接着剤によって一体的に接合することにより、セグメントコイル４ａ，５ａを製造することができる。しかしながら、各分割線１１，１２，１３を別個に曲げ加工するには、非常に高い加工精度が要求されるとともに、組み付け工程が増加する。
【０１１１】
上記不都合を回避するため、各分割線を構成する素線１１ａ，１２ａ，１３ａを組み付けた後に、曲げ加工を施すのが好ましい。
【０１１２】
図５（ａ）〜（ｄ）に、セグメントコイルの製造方法の一実施形態を示す。
【０１１３】
図５（ａ）に示すように、各分割線１１，１２，１３に対応する所定の長さに切断された素線１１ａ，１２ａ，１３ａを絶縁性樹脂テープ材６によって結束する。上記結束は、曲げ加工が施されない部分あるいは大きな曲率半径で曲げ加工される領域において行われる。たとえば、上記複数の素線１１ａ，１２ａ，１３ａを、上記山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部となる領域において、又は／及び上記スロットから延出するストレート部Ｃとなる領域において接合することができる。コイルエンド部Ｅ1を山形に形成した場合、山形の頂部近傍や、山形斜辺から上記スロット３に収容されるストレート部Ｃに移行する山形の裾部近傍では、各分割線の矩形断面における長辺の０．５〜３倍の曲率半径の曲げ加工が施される。一方、上記山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部は、各分割線の矩形断面における長辺の２０〜６０倍の曲率半径の曲げ加工が施される。また、スロットから延出したところのストレート部Ｃには、曲げ加工が施されていない。したがって、上記山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部、及び／又は上記ストレート部Ｃとなる領域において結束するのが好ましい。なお、図示はしないが、上記斜辺部に、ステータの周方向に沿う所定の曲げ加工が施される。上記ステータの周方向に沿う所定の曲げ加工の形態は特に限定されることはない。たとえば、斜辺部が１又は２以上の個所で屈曲されて略折れ線状となる曲げ加工や、曲率半径の中心や曲率が変化する曲げ加工を施すことができる。
【０１１４】
次に、図５（ｂ）に示すように、曲げ加工用治具２１，２２を結束された素線に適用して、素線中央部における曲げ加工が行われる。
【０１１５】
また、図５（ｃ）に示すように、曲げ加工用治具３２，３３によって、素線中間部の曲げ加工が行われ、さらに、図５（ｄ）に示すように、曲げ加工用治具４２，４３によって、素線端部の曲げ加工が行われる。
【０１１６】
上記各素線１１ａ，１２ａ，１３ａは、絶縁性樹脂テープ材６によって結束されているため、互いの対接面において摺動可能であり、これら３本の素線１１ａ，１２ａ，１３ａを一体的に曲げ加工することができる。
【０１１７】
また、上記絶縁性樹脂テープ材６は、曲げ加工が施されない部位あるいは曲げ加工の曲率半径が大きい部位において各素線１１ａ，１２ａ，１３ａを結束しているため、絶縁性樹脂テープ材６が傷むことがない。
【０１１８】
結束された３本の素線１１ａ，１２ａ，１３ａに対して一体的に曲げ加工を行うことにより、上記絶縁性樹脂テープ材６によって結束接合されたセグメントコイルを形成することができる。
【０１１９】
なお、上記絶縁性樹脂テープ材６に変えて、曲げ加工用のテープ材を採用し、曲げ加工後に、コイルエンド部Ｅ１において、各分割線を、接着剤を用いて接合することもできる。この場合、加工用のテープ材は、必要に応じて除去することもできるし、そのまま付属させておくこともできる。
【０１２０】
上記製造手法を採用することにより、分割線からなるセグメントコイルの工程を大幅に削減することができる。
【０１２１】
図６〜図１０に、本願発明の第２の実施形態を示す。なお、本実施形態に係るセグメントコイル２０１は、図示はしないが、第１の実施形態と同様に、３本の分割線から構成されている。
図１に示すようなステータ１の各スロット３に装着される代表的な形態のセグメントコイル２０１は、図６に示すように、上記スロット３に収容される一対のストレート部Ｃと、上記スロット３の軸方向両端部から延出させられるとともに山形状を備える一対のコイルエンド部Ｅ１，Ｅ２とを備える略６角形状に形成されている。コイルエンド部Ｅ２において同一のスロット３に装着された隣接するセグメントコイルが接続されるとともに、他のスロットに装着されたセグメントコイルとの接続が行われる。他のスロットに装着されたセグメントコイルとの接続を行うため、ステータの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６に示す形態のセグメントコイル２０１について行う。
【０１２２】
一方のコイルエンド部Ｅ１は、所定のスロット３に収容された一対のストレート部Ｃを掛け渡し状に接続する山形状に形成されている。一方、他方のコイルエンド部Ｅ２には、スロットに３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２０５ａ，２０５ｂが設けられており、接続されたセグメントコイルのコイルエンド部と共働して山形形状が構成される。
【０１２３】
図７及び図９に示すように、セグメントコイル２０１Ａ〜２０１Ｅは、矩形断面を備える導電性の平角コイル材料２０６の上記接続部２０５ａ，２０５ｂを除く外周の全域に第１の絶縁被覆層２０７が形成されている。上記第１の絶縁被覆層２０７は、ポリイミド等の曲げ加工に耐える材料を用いて、５〜２５μｍの厚みで、コイル材料２０６の外周全域に均等な厚みで形成されている。
【０１２４】
図６に示すように、本実施形態に係るセグメントコイル２０１における山形状に形成されたコイルエンド部Ｅ１,Ｅ２の一方の斜辺部２１０ａ，２１１ａには、第２の絶縁被覆層２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄ，２１４ａ，２１４ｂ，２１４ｃ，２１４ｄが形成されている。なお、上記第２の絶縁被覆層を設ける斜辺部は、反対側の斜辺部２１０ｂ,
２１１ｂであってもよい。また、上下のコイルエンド部Ｅ１，Ｅ２において、異なる斜辺部に上記第２の絶縁被覆層を設けることができる。なお、一のコイルエンド部においては、各セグメントコイルの同一側の斜辺部に上記第２の絶縁被覆層が設けられる。上記第２の絶縁被覆層は、曲げ加工が施されていない部分又は大きな曲率半径で曲げ加工された部分の所定領域に形成するのが好ましい。たとえば、上記山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部に形成するのが好ましい。
【０１２５】
本実施形態に係る上記第２の絶縁被覆層２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄ，２１４ａ，２１４ｂ，２１４ｃ，２１４ｄは、図９に示すように、上記第１の絶縁被覆層２０７の上に、絶縁性を有するポリアミドイミド樹脂塗着材を、所定厚みで所定幅の全周に積層塗着して形成されている。上記第２の絶縁被覆層２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄ，２１４ａ，２１４ｂ，２１４ｃ，２１４ｄの厚みは特に限定されることはないが、たとえば、対接させられるセグメントコイル間の電圧差等に応じて５０〜２００μｍの厚みで形成することができる。
【０１２６】
本実施形態では、３相交流電動機の各相を構成するコイルのうち、図１に示すステータ１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を含む各セグメントコイル２０１Ａ〜２０１Ｄのコイルエンド部Ｅ１，Ｅ２における山形状の一方の斜辺部２１０ａ，２１１ａに、４つのコイルが当接あるいは近接した状態で配列される。
【０１２７】
図７は、一のセグメントコイル２０１Ａと、このセグメントコイル２０１Ａの一方の斜辺部２１０ａに対接させられるセグメントコイル２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄ，２０１Ｅを注出して模式的に表した正面図である。
【０１２８】
この図に示すように、一のセグメントコイル２０１Ａの図面の左側斜辺部２１０ａには、隣接する４つのセグメントコイル２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄ，２０１Ｅの各右側斜辺部２１０ｂが所定の間隔で交差するように対接させられる。
【０１２９】
本実施形態では、上記一のセグメントコイル２０１Ａの左側斜辺部２１０ａにおいて、他のセグメントコイル２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄ，２０１Ｅが対接させられる部分に上記第２の絶縁被覆層２１２ａ〜２１２ｄが形成されている。
【０１３０】
図８は、図７におけるVIII−VIII線に沿う断面図である。図８に示すように、本実施形態では、各セグメントコイルの山形状をしたコイルエンド部Ｅ１，Ｅ２の左側斜辺部２１０ａに第２の絶縁被覆層２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄが設けられている。上記第２の絶縁被覆層２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄによって、対接するセグメントコイル２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄ，２０１Ｅとの間の隙間が拡大させられて、コイルエンド部Ｅ１において互いに対接するセグメントコイル間の部分放電を防止できる。
【０１３１】
しかも、対接する一方の側のセグメントコイル２０１Ａにのみ第２の絶縁被覆層２１２ａ〜２１２ｄが設けられている。このため、ステータを構成するコイル全体として、第２の絶縁被覆層２１２ａ〜２１２ｄを設ける領域を小さく設定することが可能となる。また、効率よく部分放電を防止できるとともに、第２の絶縁被覆層２１２ａ〜２１２ｄを設けるために必要な材料を削減して製造コストを低減させ、さらに、電動機の重量を削減することもできる。
【０１３２】
スロット３に収容される部分には、第２の絶縁被覆層が形成されることがないため、スロット３内の導体の断面積を大きく設定することが可能となる。このため、上記スロット３内の占積率を高めることが可能となり、電動機の効率を高めることができる。
【０１３３】
一方、ステータ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は、上記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ともに、他のスロットに装着された同相のセグメントコイルと連結されるため、設計によって隣接するセグメントコイルに対接させられる部分が異なる。このため、ステータ１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第２の絶縁被覆層を設ければよい。
【０１３４】
また、本実施形態では、上記第２の絶縁被覆層を、コイルエンド部Ｅ１，Ｅ２において対接するすべてのセグメントコイル間に設けたが、電圧差が大きい異なる相に属するセグメントコイルが対接する部分にのみ上記第２の絶縁被覆層を設けることもできる。これにより、第２の絶縁被覆層を設ける領域をさらに削減することができる。また、部分放電が生じやすい異なる相に属するセグメントコイル間に第２の絶縁被覆層が設けられるため、部分放電をより効果的に防止できる。
【０１３５】
また、図９に示す実施形態では、第２の絶縁被覆層２１２ａ〜２１２ｄを、一のセグメントコイル２０１Ａの周囲を、所定幅で囲むように設けたが、他のセグメントコイル２０１Ｂ〜２０１Ｅが対接させられる面にのみに設けることができる。たとえば、図１０に示すように、一のセグメントコイル２０１Ａにおいて、他のセグメントコイル２０１Ｂ〜２０１Ｅが対接させられるステータの半径方向内方面及び外方面にのみ、第２の絶縁被覆層２２２ａを形成することができる。この構成を採用することにより、第２の絶縁被覆層を設ける領域をさらに削減することが可能となる。
【０１３６】
また、本実施形態では、第２の絶縁被覆層２１２ａ〜２１２ｄを、絶縁性を有する樹脂塗着材によって形成したが、これに限定されることはない。たとえば、上記第２の絶縁被覆層２１２ａ〜２１２ｄを、絶縁性樹脂チューブ材から形成することができる。上記絶縁性樹脂チューブ材として、たとえば、住友電気工業製の絶縁性樹脂チューブ材（商標名スミチューブ）等の熱収縮性のあるチューブ材を採用することができる。
【０１３７】
また、上記第２の絶縁被覆層２１２ａ〜２１２ｄを、絶縁性樹脂テープ材から形成することができる。たとえば、パーマセル社製の絶縁性樹脂テープ材（商標名カプトンテープ）を採用することができる。
【０１３８】
上記第２の絶縁被覆層を設ける範囲も特に限定されることはない。本実施形態では、上記第２の絶縁被覆層２１２ａ〜２１２ｄを、一のセグメントコイル２０１Ａの一方の斜辺部２１０ａにおいて、他のセグメントコイル２０１Ｂ〜２０１Ｄが対接させられる部分にのみ形成したが、上記一方の斜辺部２１０ａの全域に形成することもできる。
【０１３９】
上記各セグメントコイル２０１Ａ〜２０１Ｅは、断面積が大きな導体をあらかじめ曲げ加工して形成される。曲げ加工を行う前に上記曲げ加工を行う部位に第２の絶縁被覆層を設けると、第２の絶縁被覆層に亀裂や剥離が生じて絶縁性が低下する恐れがある。また、曲げ加工を行った後であっても、曲げ加工を行った部位に上記第２の絶縁被覆層を設けるのが困難な場合がある。たとえば、上記テープ材やチューブ材を用いて曲げ加工を施した部分に第２の絶縁被覆層を形成するのは困難である。このため、フィルム材やチューブ材によって第２の絶縁被覆層を形成する場合は、曲げ加工を行なわない部分に第２の絶縁被覆層を設けるように構成するのが好ましい。
【０１４０】
図１１から図１５に本願発明の第３の実施形態を示す。なお、本実施形態においても、スロットの半径方向最内周側に装着されて回転子に対向させられるセグメントコイルは、上記環状コアの周方向に分割された複数の分割線から構成されている。
【０１４１】
図１１に示すように、一連に接続されるセグメントコイルＡ１０〜Ａ５０の各接続部５０５ａ，５０５ｂを識別できる第１の着色識別部４５１ｂ，４５２ａ，４５２ｂ，４５３ａ，４５３ｂ，４５４ａ，４５４ｂ，４５５ａが設けられている。基本的に、中間部に位置するセグメントコイルＡ２０〜Ａ４０は、図１３に示すストレート部Ｃが同一のスロットに装着される。一方、ステータの半径方向最内側に配置されるセグメントコイルＡ１０とステータの半径方向最外側に配置されるセグメントコイルＡ５０の少なくとも一方は、他のスロットに装着されたストレート部から延出するコイルエンド部に接続されている。
【０１４２】
本実施形態に係る上記第１の着色識別部４５１ｂ，４５２ａ，４５２ｂ，４５３ａ，４５３ｂ，４５４ａ，４５４ｂ，４５５ａは、各セグメントコイルＡ１０〜Ａ５０の各接続部５０５ａ，５０５ｂのコイル端面を平坦に形成するとともに、この平坦面に着色塗料を塗着して形成されている。
【０１４３】
上記第１の着色識別部４５１ｂ，４５２ａ，４５２ｂ，４５３ａ，４５３ｂ，４５４ａ，４５４ｂ，４５５ａは、互いに接続される接続部に同じ色彩の塗料を塗着して構成されている。なお、実施形態では、同じ模様が同じ色彩を備えているものとして描いている。すなわち、図１１に示すように、セグメントコイルＡ２０に形成された着色識別部４５２ｂと、セグメントコイルＡ３０に形成された着色識別部４５３ａとに同じ色彩を備えて構成されている。同様に、図１１に示すように、着色識別部４５１ｂ及び着色識別部４５２ａ、着色識別部４５３ｂ及び着色識別部４５４ａ、着色識別部４５４ｂ及び着色識別部４５５ａとに、それぞれ異なる色彩を設けて構成されている。したがって、同じ色彩を施した着色識別部が形成された接続部を溶接や超音波によって接続することにより、同じ相に属する複数のセグメントコイルＡ１０〜Ａ５０が接続されて、一連のコイルが構成される。
【０１４４】
各セグメントコイルの接続部５０５ａ，５０５ｂの端面は、ステータの外方から確実に目視できる部位であり、上記第１の着色識別部をコイル端面に設けることにより、互いに接続すべきセグメントコイルの接続部５０５ａ，５０５ｂを確実に識別して、接続作業を行うことができる。
【０１４５】
しかも、互いに接続されるセグメントコイルの着色識別部は、同じ着色が施されているため、接続後に画像認識装置で上記接続部の端面を観察することによって、同じ着色が施されたセグメントコイルが接続されているか否かを、自動的に判断することも可能となる。このため、ステータの組立作業のみならず検査作業を極めて効率的に行うことが可能となる。
【０１４６】
上記着色識別部を形成する手法は特に限定されることはない。たとえば、着色塗料を塗着することにより上記第１の着色識別部４５１ｂ，４５２ａ，４５２ｂ，４５３ａ，４５３ｂ，４５４ａ，４５４ｂ，４５５ａを形成することができる。
【０１４７】
また、本実施形態では、各スロット３に組み付けられるセグメントコイルを識別するための第２の着色識別部４６５Ａ１，４６５Ｂ１，４６５Ｃ１，４６５Ｄ１が、各セグメントコイルＡ１０〜Ａ５０のコイルエンド部Ｅ２の一方の斜辺部に設けられている。上記第２の着色識別部４６５Ａ１，４６５Ｂ１，４６５Ｃ１，４６５Ｄ１は、同じスロットに収容されるセグメントコイルＡ１０〜Ａ４０に、同じ色彩の着色を有する着色層を設けて構成されている。
【０１４８】
上記第２の着色識別部４６５Ａ１，４６５Ｂ１，４６５Ｃ１，４６５Ｄ１を設けることにより、所定のセグメントコイルを所定のスロットに容易に装着することができる。
【０１４９】
さらに、本実施形態では、図１３に示すように、同一のスロットに収容されるセグメントコイルの配列順序を識別することができる配列識別用の第２の着色識別部５７０を設けている。
【０１５０】
上記配列識別用の第２の着色識別部５７０は、上記スロット識別用の第２の着色識別部４６５Ａ１，４６５Ｂ１，４６５Ｃ１，４６５Ｄ１を設けたコイルエンド部Ｅ２と反対側のコイルエンド部Ｅ１に独立して設けられている。上記配列識別用の第２の着色識別部５７０は、たとえば、同一の色彩を有するとともに配列順序に応じた濃淡の差を有する着色を施すことにより形成することができる。また、組み付け後に、異なる着色を有する着色識別部が、同一のスロットに装着したセグメントコイルに交互に現れるように構成することができる。
【０１５１】
上記配列識別用の第２の着色識別部５７０を設けることにより、各スロットに組み付けられるセグメントコイルの組み付け順序（配列）を容易に識別して組み付け作業を行うことが可能となる。
【０１５２】
上記第２の着色識別部４６５Ａ１，４６５Ｂ１，４６５Ｃ１，４６５Ｄ１の構成及び形態は特に限定されることはない。たとえば、図１５に示すように、上記第１の実施形態と同様に、対応する色彩を有する塗料を、導体４０７に設けられた絶縁被覆４０８上の所定領域に塗着することにより、上記第２の着色識別部４６５Ａ１を形成することができる。
【０１５３】
また、上記第２の着色識別部を、セグメントコイルの所定領域に、着色テープ材を貼着し、又は着色チューブ材を装着して構成することができる。上記着色テープ材として、たとえば、パーマセル社製の絶縁性樹脂テープ材（商標名カプトンテープ）等を採用することができる。また、上記着色チューブ材として、住友電気工業製の絶縁性樹脂チューブ（商標名スミチューブ）等の熱収縮のチューブ材を採用することができる。絶縁性を有する上記塗料や、上記テープ材、上記チューブ材を採用することにより、上記第２の着色識別部を、第２の絶縁被覆層として機能させることができる。これにより、セグメントコイルの組み付け作業や接続作業を容易に行うことができるばかりでなく、隣接するセグメントコイル間の部分放電を効果的に防止することができる。
【０１５４】
図１３に、第１の着色識別部に係る第２の変形例を示す。第２の変形例では、上記第１の着色識別部５６２ａ，５６２ｂを、上記接続部５０５ａ，５０５ｂに着色キャップを設けて構成している。
【０１５５】
上記接続部５０５ａ，５０５ｂは、絶縁被覆層を除去して形成されているため、ハンドリングの際や保存の際に、導体表面が酸化したり油脂等が付着したりすることが多い。上記着色キャップを設けることにより、露出された導体表面を保護することが可能となる。
【０１５６】
本実施形態に係る着色キャップは、図１４に示すように、接続面５０６ｃを除く表面を覆う形態の樹脂成形品から形成されている。上記構成を採用することにより、着色キャップ５６２ａ，５６２ｂを付属したまま接続を行うことが可能となる。
【０１５７】
上記着色キャップを形成する材料は特に限定されることはなく、着色した樹脂材料から成形したものや、金属材料から形成されたものに着色を施したものを採用することができる。
【０１５８】
図１６〜図１９に本願発明の第４の実施形態を示す。なお、コイルエンド部の接合部以外は、上述した実施形態の構成と同様であるので説明は省略する。
【０１５９】
セグメントコイル６１２は図１６（ｂ）に示すように、主としてスロット６１１ｃ内に収容される直線状の１対のストレート部Ｃと、スロット６１１ｃの外部に突出される１対のコイルエンド部Ｅ１，Ｅ２とを備える。１対のコイルエンド部Ｅ１，Ｅ２の一方Ｅ２（本実施形態においては図面の下側）の先端には、同一相内の隣接するセグメントコイル６１２同士を接合するための接合面Ｓ１を有する接合部Ｓが設けられている。より具体的には、図１６（ｂ）、図１７に示すように、コイルエンド部Ｅ２の端部を環状コア６１１の半径方向の外径側へ捻じる（屈曲させる）ことで、その接合面Ｓ１が環状コア６１１の半径方向に対して平行である接合部Ｓをコイルエンド部Ｅ２の先端に１対備えて構成されている。
【０１６０】
また、図１７に示すように、環状コア６１１の半径方向における内径側コイル面Ｎと外径側コイル面Ｇとを備えるセグメントコイ６１２において、内径側コイル面Ｎが１対の接合部Ｓにおいて、共に環状コア６１１の周方向内側に配置されるように（外径側コイル面Ｇが１対の接合部Ｓにおいて、共に環状コア６１１の周方向外側に配置されるように）、コイルエンド部Ｅ２の１対の端部を環状コア６１１の半径方向の外径側へ９０度捻じる（屈曲させる）ことで、環状コア６１１の半径方向の外径側へ突設する１対の接合部が形成されている。すなわち、コイルエンド部Ｅ２の一対の端部を同一方向（環状コア６１１の半径方向外報）へ９０度捻じる（屈曲させる）ことで１対の接合部Ｓを形成してある。なお、本実施形態においては、図１７（ａ）に示すように、１対の接合部Ｓにおいて、共に内径側コイル面Ｎを他のセグメントコイルと接合するための接合面Ｓ１を備えて構成されている。
【０１６１】
また、本実施形態においては、図１６、図１７に示すように、環状コア６１１のスロット６１１ｃにセグメントコイル６１２を整列配置させた際に、隣接する接合部Ｓ（同じセグメントコイル６１２に備える１対の接合部Ｓ）が環状コア６１１の半径方向の内径側と外径側とにズレを持って配置されるように構成してある。この１対の接合部Ｓにおけるズレは、図１７（ａ）に示す中心線（１点鎖線）の何れか片側において、コイルの接合部Ｓを除く端部近傍を環状コア６１１の半径方向の内径側若しくは外径側に屈曲させることで、コイル端部に環状コア６１１の半径方向で段差を形成してズレを生じさせる構成を備える。
【０１６２】
また、本実施形態においては図１６（ｂ）に示すように、セグメントコイル６１２において、ストレート部Ｃから延出して接合部Ｓに至るまでの延出部Ｈを、環状コア６１１の周方向内向きに１乃至複数箇所で屈曲させる構成を備える。より具体的には、図１８に示すように、環状コア６１１の半径方向内径側に配置される内径側コイル６１２−１の周方向内向きに延出部Ｈを屈曲させる構成を備える。外径側コイル６１２−２においては、第１屈曲領域Ｋ１の１ヶ所で環状コア６１１の周方向内向きに延出部Ｈを屈曲させる構成を備える。
【０１６３】
また、内径側コイル６１２−１における第１屈曲領域Ｋ１と、外径側コイル６１２−２における第１屈曲領域Ｋ１とのコイルの屈曲角度を同一角度である角度Θ１としてある。さらに、内径側コイル６１２−１においては、第２屈曲領域Ｋ２のコイルの屈曲角度である角度Θ２を第１屈曲領域Ｋ１のコイルの屈曲角度である角度Θ１よりも大きい角度とする構成を備える。なお、角度Θ１は、９５度〜１５０度程度、より好ましくは１０５度〜１２５度程度とすることが望ましい。９５度未満であるとコイルエンド部Ｅ１，Ｅ２でコイル同士の干渉が起こり配列ができないからであり、１５０度を超えるとコア端面とコイル間にデッドスペースが大きくなり、電動機軸長方向の寸法が増大してしまうからである。また角度Θ２は、１００度〜１６０度程度、より好ましくは１１０度〜１３０度程度とすることが望ましい。１００度未満であると同一コイルの他端部分と干渉しやすくなるからであり、１６０度を超えるとコイル先端の接合長さが短くなるからである。
【０１６４】
なお、接合部Ｓの接合方法としては、抵抗溶接等の溶接や、超音波接合、冷間圧接等の固相接合等を用いることができる。本実施形態においては、相互に接合すべき接合部Ｓを固相接合たる超音波接合で接合する構成を備える。
【０１６５】
接合部Ｓの構成を、コイルエンド部Ｅ２の端部を捻じることで、その接合面Ｓ１が環状コア６１１の半径方向に対して平行となるような構成とすることで、図１９に示すように、複数のセグメントコイル６１２を環状コア６１１に整列配置させた際に、接合部Ｓの加圧方向を環状コア６１１の周方向（図１９において白抜き矢印で示す方向）にとることができる。これにより、隣接するスロット６１１ｃ間に形成される空間Ｌ（隙間）を有効に利用して接合部Ｓの接合を行うことができる。従って、接合部Ｓの加圧方向に十分なスペースを確保することができ、接合部Ｓの接合工程の作業性を向上させることができる。より具体的には、隣接するスロット６１１ｃ間に形成される空間Ｌへの接合用治具６３０（本実施形態においては超音波治具）の出し入れの容易化や、相互に接合する接合部Ｓの把持精度の向上等を実現することができる。従って、隣接するセグメントコイル６１２の効率的な接合を実現可能とすることができる。
【０１６６】
また、接合部Ｓの接合面Ｓ１を環状コア６１１の半径方向に対して平行となるように構成することで、複数のセグメントコイル６１２を環状コア６１１に整列配置させた際に、隣接するスロット６１１ｃ間に形成される空間Ｌ（隙間）を効果的に増大させることができる。したがって、放熱性の良いステータ、電動機とすることができる。
【０１６７】
また、環状コア６１１のスロット６１１ｃにセグメントコイル６１２を整列配置させた際に、隣接する接合部Ｓ（同じセグメントコイ６１２に備える１対の接合部Ｓ）が環状コア６１１の半径方向の内径側と外径側とにズレを持って配置されるように構成している。これにより、図１９に示すように、複数のセグメントコイル６１２を環状コア６１１に整列配置させるだけで、同一スロット６１１ｃ内に配置される複数のセグメントコイル６１２において、相互に接合される接合部Ｓの接合面Ｓ１を対向させた状態で配置することができる。
【０１６８】
さらに、接合面Ｓ１を環状コア６１１の半径方向に対して平行とすることで、図１９に示すように、相互に接合される複数組の接合部Ｓの接合面Ｓ１を環状コア６１１の半径方向に一列に配置することができる。加えて、既述したように、隣接するスロット６１１ｃ間に形成される空間Ｌ（隙間）を有効に利用して接合部Ｓの接合を行うことができることから、相互に接合すべき複数組の接合部Ｓを接合用治具６３０で同時に（一括させて）挟み込むことができ、複数組の接合部Ｓの接合を同時に行うことができる。つまり複数組の接合部Ｓの多点同時接合を実現可能とすることができる。これにより、接合部Ｓの接合工程の作業性を一段と向上させることができる。また、製造効率の良いステータや、電動機を構成できる。
【０１６９】
また、内径側コイル６１２−１において、第１屈曲領域Ｋ１と第２屈曲領域Ｋ２との２ヶ所で環状コア６１１の周方向内向きに延出部Ｈを屈曲させると共に、外径側コイル６１２−２においては、第１屈曲領域Ｋ１の１ヶ所で環状コア６１１の周方向内向きに延出部Ｈを屈曲させる構成としている。さらに、内径側コイル６１２−１における第１屈曲領域Ｋ１のコイルの屈曲角度と、外径側コイル６１２−２における第１屈曲領域Ｋ１のコイルの屈曲角度とを共に角度Θ１とし、且つ内径側コイル６１２−１においては、角度Θ２を角度Θ１よりも大きい角度とする構成としている。これにより、図１８に示すように、内径側コイル６１２−１の接合部Ｓと、外径側コイル６１２−２の接合部Ｓとに、環状コア６１１の軸方向でズレを形成することができる。
【０１７０】
すなわち、内径側コイル６１２−１と、外径側コイル６１２−２の周方向内側に屈曲させる構成であることから、本来的には図１８に仮想線（１点鎖線）で示すように、内径側コイル６１２−１の接合部Ｓと、外径側コイル６１２−２の接合部Ｓとは、環状コア６１１の軸方向でズレが生じることがないところ、内径側コイル６１２−１を、角度Θ２でさらに屈曲させることで、内径側コイル６１２−１の接合部Ｓを、外径側コイル６１２−２の接合部よりも環状コア６１１の軸方向において下方に配置させることができる。このため、複数のセグメントコイル６１２を環状コア６１１に整列配置させた際、図２０（ａ）に示すように、まず、同じセグメントコイル６１２における１対の接合部Ｓ間（図２０（ａ）に破線の円で示す部分）に空間Ｐ（隙間）を形成することができる。よって、１対の接合部Ｓ同士が接触することを防止することができる。
【０１７１】
加えて、隣接するスロット６１１ｃに配置されるセグメントコイル６１２間（図２０（ａ）に破線の四角で示す部分６１２同士が接触することを防止することができる。より具体的には、第１のセグメントコイル６４０と、第２のセグメントコイ６５０と、第３のセグメントコイル６６０（内径側コイル６１２−１は図示しない）とが配置された状態において、第１のセグメントコイル６４０の内径側コイル６１２−１と、第３のセグメントコイル６６０の外径側コイル６１２−２とが接触することを効果的に防止することができる。
【０１７２】
なお、図２０においては、第２のセグメントコイル６５０と第３のセグメントコイル６６０とが同一のスロット（図示しない）に配置されていると共に、第２のセグメントコイル６５０の内径側コイル６１２−１と、第３のセグメントコイル６６０の外径側コイル６１２−２とが相互に超音波接合されるものであることを示すものとする。また第１のセグメントコイ６４０は、第２のセグメントコイル６５０及び第３のセグメントコイル６６０が配置されるスロット６１１ｃの隣のスロット６１１ｃに配置されるセグメントコイル６１２を示すものとする。
【０１７３】
図２０（ｂ）に示す比較例１のように、内径側コイ６１２−１において、角度Θ１（図１８に示す）の角度を本実施形態におけるものよりも小さい角度とした場合、隣接するスロット６１１ｃに配置されるセグメントコイル６１２間（図２０（ｂ）に破線の四角で示す部分）に空間Ｑを形成することができるものの、同じセグメントコイル６１２における１対の接合部Ｓ間（図２０（ｂ）に破線の円で示す部分）に空間Ｐを形成することができない。このため、１対の接合部Ｓ同士が接触することになる。
【０１７４】
また、図２０（ｃ）に示す比較例２のように、内径側コイル６１２−１において、角度Θ１（図１８に示す）の角度を本実施形態におけるものよりも大きい角度とした場合、同じセグメントコイル６１２における１対の接合部Ｓ間（図２０（ｃ）に破線の円で示す部分）に空間Ｐを形成することができるものの、隣接するスロット６１１ｃに配置されるセグメントコイル６１２間（図２０（ｃ）に破線の四角で示す部分）に空間Ｑを形成することができない。よって、隣接するスロット６１１ｃに配置されるセグメントコイル６１２同士が接触することになる。
本実施形態の構成とすることで、同じセグメントコイル６１２における１対の接合部Ｓ間においては空間Ｐを、隣接するスロット６１１ｃに配置されるセグメントコイル６１２間においては空間Ｑを同時に形成することができる。すなわち、角度Θ１によって隣接するスロット６１１ｃに配置されるセグメントコイル６１２間におけるコイルの接触を回避できると共に、角度Θ２によって同じセグメントコイル６１２における１対の接合部Ｓ間におけるコイルの接触を回避できる。
【０１７５】
従って、複数のセグメントコイル６１２を環状コア６１１に整列配置させた際に、隣接するスロット６１１ｃに配置されるセグメントコイル６１２間と、同じセグメントコイル６１２における１対の接合部Ｓ間との両方においてコイルが接触することを防止することができる。さらに、接合部Ｓと反対側のコイルエンド部Ｅ１に、クランク部を形成する構成とすることで、接合部Ｓと反対側のコイルエンド部Ｅ１においても隣接するスロット６１１ｃに収容されるセグメントコイル６１２同士の接触を回避することができる。これにより、電気的な接続信頼性の高いステータや電動機を構成できる。
【０１７６】
また、相互に接合すべき接合部Ｓを固相接合たる超音波接合で接合させる構成とすることで、接合工程の作業時間を短縮化させることができ、一段と製造効率の良いステータや電動機とすることができる。また、固相接合とすることで、熱的影響が少ないことから耐熱性の低い安価な導体、皮膜材料を使用することが可能になる。
【０１７７】
また、接合部Ｓを固相接合たる超音波接合で接合させる構成とすることで、接合工程の作業時間を短縮化させることができ、製造効率の良いステータや電動機の製造方法とすることができる。また、セグメントコイル６１２を構成する素線Ｒとしてタフピッチ銅を用いる構成とすることで、電気伝導性、熱伝導性に優れると共に、加工性の良いセグメントコイル６１２とすることができる。よって、電気的な接続信頼性が高いステータや電動機を製造することができると共に、製造工程の効率化を図ることができる。
【０１７８】
なお、本実施形態においては、接合部Ｓを除く部分におけるコイルを環状コア６１１の半径方向の内径側若しくは外径側に屈曲させることで、図１７（ａ）に示す中心線（１点鎖線）の左右においてコイル端部に段差を形成し、これによって１対の接合部Ｓに環状コア６１１の半径方向においてズレを生じさせる構成としたが、１対の接合部Ｓに環状コア６１１の半径方向においてズレを生じさせる方法は必ずしもこのような構成に限るものではない。例えば、図１７（ａ）に示す中心線（１点鎖線）の左右において、環状コア６１１の半径方向でコイル端部に段差を形成することなく、１対の接合部Ｓの捻じり方向（屈曲方向）をそれぞれ異ならせることで、１対の接合部Ｓに環状コア６１１の径方向においてズレを生じさせる構成としてもよい。
【０１７９】
また、複数のセグメントコイル６１２を環状コア６１１に整列配置させた際に、同じセグメントコイル６１２における１対の接合部Ｓ間と、隣接するスロット６１１ｃに配置されるセグメントコイ６１２のコイルエンド部Ｅ２間との両方においてコイルが接触することを防止することができる構成であれば、内径側コイル６１２−１と外径側コイル６１２−２における、環状コア６１１の周方向内向きへの屈曲回数、屈曲位置、屈曲角度も本実施形態のものに限るものではなく、適宜変更可能である。
【０１８０】
また、本実施形態においては、相互に接合させる接合部Ｓを固相接合たる超音波接合を用いて接合させる構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではない。例えば、冷間圧接等の他の固相接合や、抵抗溶接等の溶接を用いて相互に接合させる構成としてもよい。またＵ相、Ｖ相、Ｗ相を構成するセグメントコイル６１２の数、セグメントコイル６１２の形状、環状コア６１１の形状、電動機の構成等も本実施形態のものに限るものではなく、適宜変更可能である。
【０１８１】
また、本発明の実施形態においては、コイル体形成工程を行った後に絶縁被覆層形成工程を行う構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではない。例えば、素線Ｒを準備し、まず、第１の絶縁被覆層形成工程を行い、その後コイル体形成工程を行い、さらに、その後に第２の絶縁被覆層形成工程を行うことができる。このような構成とすることで、絶縁性能とコストのバランスがとれた絶縁材料の選択が可能になる。
【０１８２】
図２１に、本願の第５の実施形態を示す。本実施形態においては、図２１（ａ）に示すように、１対のコイルエンド部Ｅ２のうち、後述する厚肉領域Ａを除く領域に、環状コア７１１の半径方向外側に向けて傾斜させてなる傾斜領域Ｋを設けている。なお、図２１においては、白抜き矢印で示す方向が半径方向外方を示している。
【０１８３】
具体的には、ステータの同一スロット内に隣接して配置されるセグメントコイルを、上記スロットから出て上記コイルエンド部の頂部へ向かって周方向に曲折されるまでの傾斜領域Ｋにおいて、半径方向に傾斜させることにより、これらセグメントコイルのコイルエンド部に設けた第２の絶縁被覆層Ｚ２をステータの半径方向に接触させている。また、上記接触箇所におけるステータの半径方向におけるコイル間距離が、上記スロット内のコイル間距離よりも大きくなるように上記第２の絶縁被覆層が形成されている。なお、ここで「コイル間距離」とは、隣接するセグメントコイル間における、環状コアの半径方向でのコイルの中心間の距離を意味する。
【０１８４】
上記傾斜領域Ｋは、図２１（ｂ）に示すように、コイルエンド部Ｅ１，Ｅ２のうち、環状コア７１１の端面７１１ｄから環状コア７１１の軸方向に５００μｍ〜５ｍｍ程度の範囲内に設定される。上記傾斜角度は、図２１（ｂ）に示すように、傾斜領域Ｋを構成するセグメントコイル７１２と環状コア７１１の端面７１１ｄとで形成される角度Ｈを意味する。
【０１８５】
また、本実施形態においては、セグメントコイル７１２の絶縁被覆層の厚みを、ストレート部Ｃと、コイルエンド部Ｅ１，Ｅ２とで異ならせている。より具体的には、ストレート部Ｃにおいては、素線Ｒの表面に第１の絶縁被覆層Ｚ１だけを被覆することで絶縁被覆層を形成する構成を備える。これに対して、コイルエンド部Ｅ１，Ｅ２における傾斜領域Ｋを除く領域のうち、所定領域においては、素線Ｒの表面に第１の絶縁被覆層Ｚ１を被覆すると共に、上記第１の絶縁被覆層Ｚ１の表面にさらに第２の絶縁被覆層Ｚ２を被覆することにより、上記厚肉領域Ａを形成する構成を備える。なお、ここで「所定領域」とは、「コイルエンド部Ｅにおいて、隣接するセグメントコイル６１２の絶縁被覆層が接触させられる部位を含む領域を意味している。また、図２１（ｂ）は説明の便宜上、厚肉領域Ａを誇張して図示している。
【０１８６】
また、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。
【０１８７】
第１の絶縁被覆層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、第１の絶縁被覆層Ｚ１の厚みはコイルターン間の設計電圧に対応した厚みがあればよい。例えば、設計電圧が５００Ｖの場合は、１５μｍ〜３０μｍ程度とすることが望ましく、より好適には１５μｍ〜２５μｍ程度とすることが望ましい。１５μｍ未満では部分放電の発生による皮膜劣化や製造時のピンホール発生確率が増加し、２５μｍを超えるとスロット６１１ｃ内の占積率の低下による発熱増加や外径増大による組み付け性の低下が生じるからである。また、その形成方法は、ダイス引き、電着等を用いることができる。なお、ストレート部Ｃ及びコイルエンド部Ｅ１，Ｅ２の第１の絶縁被覆層Ｚ１は、同一工程で一体的に形成することができる。
【０１８８】
第２の絶縁被覆層Ｚ２の材質としては、ポリアミドイミドやポリイミドを代表とするスーパーエンジニアリングプラスチック材料、或いはエンジニアリングプラスチックに無機フィラーを混合した材料等を用いることができる。また、その形成方法としては、ダイス引き、電着、粉体塗装、テープ材の貼り付け、ディップ、スプレー塗装、インサート式射出成形、押し出し成形等を用いることができる。
【０１８９】
電動機相間の電圧は、インバータサージ等の影響により、入力電圧の約２倍のピーク電圧が印加されることから、第２の絶縁被覆層Ｚ２の厚みは、例えば設計電圧が１０００Ｖの場合は、４０μｍ〜２００μｍ程度とすることが望ましく、より好ましくは８０μｍ〜１２０μｍ程度とすることが望ましい。４０μｍ未満では部分放電による皮膜劣化が発生し、２００μｍを超えるとコイルエンドの線間距離増加による寸法増大を招くからである。
【０１９０】
上記構成を採用することにより、同一スロット内に隣接して配置されるセグメントコイル７１２を、ストレート部Ｃ間及びコイルエンド部Ｅ１，Ｅ２間において効果的に近接して接触させることができる。特に、本実施形態では、同一スロット内に配置される隣接するセグメントコイル７１２において、ストレート部Ｃの第１の絶縁被覆層Ｚ１及びコイルエンド部Ｅ1，Ｅ２の厚肉領域Ａを構成する第２の絶縁被覆層Ｚ２を隙間なく密着させている。これにより、スロット内における高占積率を実現することができると共に、スロット内におけるコイルのターン数を増やすことができる。
【０１９１】
また、コイル間のコロナ放電は、隣接するセグメントコイルの隙間が近接する領域において発生し易い。本実施形態では、特に同一相内における隣接するセグメントコイル７１２間でのコロナ放電の発生を効果的に防止することができる。これにより、同一相内における隣接するセグメントコイル７１２間において、コロナ放電に伴い絶縁被覆層Ｚ１，Ｚ２に劣化が生じることを効果的に防止することができ、良好な絶縁性を維持することができるステータとすることができる。
【０１９２】
セグメントコイル７１２の傾斜角度Ｈ、セグメントコイル７１２の長さをそれぞれ異なるものとしてもよい。但し、ステータを形成した場合に、同一スロット７１１ｃ内に配置される隣接するセグメントコイル７１２において、上記領域Ｋにおけるコイルの傾斜角度Ｈが、環状コア７１１の内周側に配置されるセグメントコイル７１２の傾斜角度よりも環状コア７１１の外周側に配置されるセグメントコイル７１２の傾斜角度が大きく、且つ領域Ｋの長さが、環状コア７１１の内周側に配置されるセグメントコイル７１２の長さよりも環状コア７１１の外周側に配置されるセグメントコイル７１２の長さが長くなる構成となることが必要である。
【０１９３】
また、本変形例においては、同一スロット内における全ての隣接するセグメントコイル７１２が、ストレート部Ｃ及びコイルエンド部Ｅ１，Ｅ２の厚肉領域Ａにおいて、環状コアの半径方向に接触するような構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、同一スロット内に配置される少なくとも１組の隣接するセグメントコイル７１２が、ストレート部Ｃ及びコイルエンド部Ｅ１，Ｅ２の厚肉領域Ａにおいて、環状コアの半径方向に接触するような構成であれば、適宜変更可能である。
【０１９４】
本願発明の範囲は、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】
【０１９５】
渦電流や磁束漏れの発生を緩和できるとともに、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】
【０１９６】
１    ステータ
２    環状コア
３    スロット
４ａ    セグメントコイル
５ａ    セグメントコイル
１１    分割線
１２    分割線
１３    分割線
Ｅ１  コイルエンド部
Ｅ２  コイルエンド部
【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】
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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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【図２１】
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