(57)【要約】【課題】セグメントコイルの小型化を実現することができると共に、絶縁被膜の劣化を効果的に防止することができるセグメントコイル、該セグメントコイルの製造方法、前記セグメントコイルを用いてなるステータの提供を課題とする。【解決手段】ステータコア１１のスロットに整列配置されるセグメントコイル１２であって、スロットの内部に収容されるコイル中央部Ｃと、外部に突出する２つのコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２とを備え、２つのコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２のうち、コイルエンド部Ｅ１には、頂点を挟んでコイル中央部Ｃに向けてコイルを異なる角度で傾斜させてなる一対のコイル片Ｂ１、Ｂ２を備えると共に、一対のコイル片のうち何れか一方のコイル片には、頂点の近傍領域に、ステータコア１１の端面１１ｄに対して非平行に角度を備えた二辺からなる窪み段差部Ｄを設けてある。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状コアと複数相のコイルからなる回転電機のステータにおいて、前記環状コアのスロットに径方向に整列配置され、かつ隣接スロットのコイル同士が周方向に整列配置されるセグメントコイルであって、前記スロットの内部に収容されるストレート部と、前記スロットの外部に突出する二つのコイルエンド部とを備えるものにおいて、前記二つのコイルエンド部のうち、何れか一つのコイルエンド部は、頂点を挟んで前記ストレート部に向けてコイルを異なる角度で傾斜させてなる一対のコイル片を備え、該一対のコイル片のうち、隣接するセグメントコイルの径方向内側に潜り込ませるコイル片における前記頂点の近傍領域に、前記環状コアの端面に対して頂点側の傾斜が大きくなるように非平行に角度を備えた二辺からなる窪み段差部を備えることを特徴とするセグメントコイル。
【請求項２】
前記セグメントコイルは、前記一対のコイル片のうち、前記窪み段差部を備えていないコイル片の所定領域に付加絶縁層を設けてあることを特徴とする請求項１に記載のセグメントコイル。
【請求項３】
前記付加絶縁層は、異なる相に属するセグメントコイルが対接する部分に設けてあることを特徴とする請求項２に記載のセグメントコイル。
【請求項４】
前記付加絶縁層は、セグメントコイルの環状コアの径方向内方面及び／又は外方面に形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のセグメントコイル。
【請求項５】
前記コイルエンド部は、山形状に形成されていると共に、前記付加絶縁層は、前記山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部、又は／及び上記スロットから延出するストレート部分に設けてあることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載のセグメントコイル。
【請求項６】
前記セグメントコイルは、前記一対のコイル片のうち、前記窪み段差部を備えていないコイル片の所定領域に半導電層を設け、近接して配置されると共に、異なる相に属するセグメントコイルの前記半導電層を、少なくとも一点において接触するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載のセグメントコイル。
【請求項７】
前記セグメントコイルの所定領域の表面に、着色識別部を設けてあることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のセグメントコイル。
【請求項８】
前記セグメントコイルの二つのコイルエンド部のうち、前記窪み段差部を備えていないコイルエンド部には、隣接するセグメントコイルを互いに接続するための端子部を備え、該端子部又はその近傍に、互いに接続されるセグメントコイルの端子部を識別できる第１の着色識別部を備えることを特徴とする請求項７に記載のセグメントコイル。
【請求項９】
前記端子部以外の表面に設けられると共に、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ことを特徴とする請求項７又は８に記載のセグメントコイル。
【請求項１０】
前記第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ことを特徴とする請求項９に記載のセグメントコイル。
【請求項１１】
前記第２の着色識別部は、付加絶縁層を構成していることを特徴とする請求項９又は１０に記載のセグメントコイル。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか１項に記載のセグメントコイルを環状コアのスロットに複数整列配置させてなることを特徴とするステータ。
【請求項１３】
前記環状コアのスロットに複数整列配置されるセグメントコイルのうち、同一スロット内に配置される少なくとも一組の隣接するセグメントコイルを、前記スロットから出て前記コイルエンド部の頂点へ向かって周方向に曲折されるまでの領域において、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層をステータの径方向に接触させ、且つ、前記接触箇所におけるステータの径方向におけるコイル間距離が、前記スロット内のコイル間距離よりも大きくなるように前記絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項１２に記載のステータ。
【請求項１４】
請求項１に記載のセグメントコイルの製造方法であって、平角線からなる素線を屈曲させてコイル体を形成するコイル体形成工程を備え、該コイル体形成工程は、前記コイル体に備える二つのコイルエンド部のうち、何れか一つのコイルエンド部に、頂点を挟んで前記ストレート部に向けてコイルを異なる角度で傾斜させてなる一対のコイル片を形成するコイル片形成工程と、前記一対のコイル片のうち、隣接するセグメントコイルの径方向内側に潜り込ませる側のコイル片における前記頂点の近傍領域に、前記環状コアの端面に対して非平行に角度を備えた二辺からなる窪み段差部を形成する窪み段差部形成工程とを有することを特徴とするセグメントコイルの製造方法。
【請求項１５】
前記セグメントコイルの製造方法は、前記コイル体の表面に絶縁物を被覆させて絶縁層を形成する絶縁層形成工程を備え、該絶縁層形成工程は、前記コイル体に絶縁物を一体的に被覆させてベース絶縁層を形成するベース絶縁層形成工程と、該ベース絶縁層形成工程の後に、前記一対のコイル片のうち、前記窪み段差部を形成していないコイル片の所定領域に絶縁物を付加的に被覆させて付加絶縁層を形成する付加絶縁層形成工程とを備えることを特徴とする請求項１４に記載のセグメントコイルの製造方法。
【請求項１６】
前記付加絶縁層形成工程と同時に若しくはその後に、コイル体の表面の所定領域に所定の着色を施す着色識別部形成工程を有することを特徴とする請求項１５に記載のセグメントコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は小型化を実現することができると共に、絶縁被膜の劣化を効果的に防止することができるセグメントコイル、該セグメントコイルの製造方法、前記セグメントコイルを用いてなるステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年におけるモータの小型化、高性能化、高出力化等に伴い、モータのステータを構成するコイルとして、スロット内の占積率を効果的に向上させることができる平角線からなるコイル、特に平角線を略Ｕ字状に形成してなる、いわゆるセグメントコイルへの需要が高まっている。
このようなセグメントコイルを示す従来技術として、例えば下記特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４６８８００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１は、回転電機の固定子およびそれを用いた回転電機に関する発明で、固定子コアから突出する固定子巻線のコイルエンド部の高さを低減できることで、セグメントコイルの小型化を実現できるメリットがある。
なお、ここで「コイルエンド部の高さ」とは、ステータコアの端面（上面）からコイルエンド部の頂点までの長さのことを意味するものとする。またここで「頂点」とは、コイルエンド部において、環状コアの軸方向で、最も外側の地点を意味するものとする。
【０００５】
しかし、上記特許文献１においては、コイルエンド部に複数の段差を設ける構成であると共に、コイル表面に絶縁被膜を形成した後に複数の段差を形成する構成であることから、コイルの加工工程が複雑になると共に、絶縁被膜に劣化が生じ易いという問題があった。
また、仮に複数の段差を形成した後に、コイル表面に絶縁被膜を形成する構成とした場合であっても、段差部分に対する絶縁処理が難しく、生産性が低下するという問題があった。
また、従来、コイルエンド部に段差を設けることなく、二本の直線状コイルを略山型に形成してなるコイルエンド部を備えるセグメントコイルがあった。
このようなセグメントコイルにおいては、絶縁処理は容易であるものの、コイルエンド部の高さを低減することができず、セグメントコイルの小型化を実現できないという問題があった。
【０００６】
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層が設けられている。上記絶縁層は、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。
【０００７】
従来のセグメントコイルにおいては、異なる相に属するセグメントコイル間の電圧差に対応できる絶縁層を、セグメントコイルの全域に設けることにより、部分放電を防止するように構成されていた。
【０００８】
ところが、同じ層に属するセグメントコイルが対接する部位や、コアとセグメントコイルとが対接する部位における電圧差は小さく、大きな電圧差に対応できる厚みの大きな絶縁層を設ける必要はない。従来のセグメントコイルにおいては、異なる相に属するコイル間の電圧差に対応できる絶縁層がコイルの全域に設けられているため、スロット内の占積率が低下して、電動機の大型化や発熱量の増加につながるといった問題があった。
【０００９】
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。
【００１０】
また、導体素線の絶縁被膜に重ねて導電性皮膜を形成し、隣接する巻線の絶縁層間の電位差を緩和するように構成した耐サージモータが提案されている。
【００１１】
ところが、上記導電性皮膜は、樹脂にカーボン等の導電性の粉体材料を混入させて形成されるため伸縮度が低く、コイル加工等において皮膜割れが生じやすい。このため、セグメントコイルにおける曲げ加工等に適用することは困難であった。
【００１２】
また、導電性皮膜をセグメントコイルの全域に設けると、端末において導体素線を露出させて接続する際に上記導電性皮膜に接触して短絡等が生じやすく、端末加工が困難であった。
【００１３】
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端子部を接続しなければならない。
【００１４】
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端子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。
【００１５】
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。
【００１６】
本発明は上記従来における問題点を解決し、セグメントコイルの小型化を実現することができると共に、絶縁被膜の劣化を効果的に防止することができるセグメントコイル、該セグメントコイルの製造方法、前記セグメントコイルを用いてなるステータの提供を課題とする。
【００１７】
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。
【００１８】
また、本願発明は、上記従来の問題を解決し、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効果的に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ステータを提供することを課題とする。
【００１９】
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、接続すべき端子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。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明のセグメントコイルは、環状コアと複数相のコイルからなる回転電機のステータにおいて、前記環状コアのスロットに径方向に整列配置され、かつ隣接スロットのコイル同士が周方向に整列配置されるセグメントコイルであって、前記スロットの内部に収容されるストレート部と、前記スロットの外部に突出する二つのコイルエンド部とを備えるものにおいて、前記二つのコイルエンド部のうち、何れか一つのコイルエンド部は、頂点を挟んで前記ストレート部に向けてコイルを異なる角度で傾斜させてなる一対のコイル片を備え、該一対のコイル片のうち、隣接するセグメントコイルの径方向内側に潜り込ませるコイル片における前記頂点の近傍領域に、前記環状コアの端面に対して頂点側の傾斜が大きくなるように非平行に角度を備えた二辺からなる窪み段差部を備えることを第１の特徴としている。
【００２１】
上記本発明の第１の特徴によれば、セグメントコイルは、環状コアと複数相のコイルからなる回転電機のステータにおいて、前記環状コアのスロットに径方向に整列配置され、かつ隣接スロットのコイル同士が周方向に整列配置されるセグメントコイルであって、前記スロットの内部に収容されるストレート部と、前記スロットの外部に突出する二つのコイルエンド部とを備えるものにおいて、前記二つのコイルエンド部のうち、何れか一つのコイルエンド部は、頂点を挟んで前記ストレート部に向けてコイルを異なる角度で傾斜させてなる一対のコイル片を備え、該一対のコイル片のうち、隣接するセグメントコイルの径方向内側に潜り込ませるコイル片における前記頂点の近傍領域に、前記環状コアの端面に対して頂点側の傾斜が大きくなるように非平行に角度を備えた二辺からなる窪み段差部を備えることから、窪み段差部を設けることで、コイルエンド部の高さを低くすることができる。よってセグメントコイルの小型化を実現することができる。
また、複数のセグメントコイルを整列配置させた場合に、窪み段差部を設けているコイル片側においては、隣接するセグメントコイル間に効果的に隙間を形成することができる。
【００２２】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第１の特徴に加えて、前記セグメントコイルは、前記一対のコイル片のうち、前記窪み段差部を備えていないコイル片の所定領域に付加絶縁層を設けてあることを第２の特徴としている。
【００２３】
上記本発明の第２の特徴によれば、上記本発明の第１の特徴による作用効果に加えて、前記セグメントコイルは、前記一対のコイル片のうち、前記窪み段差部を備えていないコイル片の所定領域に付加絶縁層を設けてあることから、窪み段差部を設けていないコイル片の所定領域における絶縁被膜の厚みを補強することができることで、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。
【００２４】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第２の特徴に加えて、前記付加絶縁層は、異なる相に属するセグメントコイルが対接する部分に設けてあることを第３の特徴としている。
【００２５】
上記本発明の第３の特徴によれば、上記本発明の第２の特徴による作用効果に加えて、前記付加絶縁層は、異なる相に属するセグメントコイルが対接する部分に設けてあることから、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。
【００２６】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第２又は第３の特徴に加えて、前記付加絶縁層は、セグメントコイルの環状コアの径方向内方面及び／又は外方面に形成されていることを第４の特徴としている。
【００２７】
上記本発明の第４の特徴によれば、上記本発明の第２又は第３の特徴による作用効果に加えて、前記付加絶縁層は、セグメントコイルの環状コアの径方向内方面及び／又は外方面に形成されていることから、付加絶縁層を設ける領域をさらに削減することが可能となる。
【００２８】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第２〜第４の何れか１つの特徴に加えて、前記コイルエンド部は、山形状に形成されていると共に、前記付加絶縁層は、前記山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部、又は／及び上記スロットから延出するストレート部分に設けてあることを第５の特徴としている。
【００２９】
上記本発明の第５の特徴によれば、上記本発明の第２〜第４の何れか１つの特徴による作用効果に加えて、前記コイルエンド部は、山形状に形成されていると共に、前記付加絶縁層は、前記山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部、又は／及び上記スロットから延出するストレート部分に設けてあることから、容易且つ確実に付加絶縁層を形成することができると共に、付加絶縁層に亀裂や剥離が生じて絶縁性が低下することを効果的に防止することができる。
つまり、付加絶縁層に亀裂や剥離が生じることを防止するためには、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付加絶縁層を設けるのが好ましい。
例えば、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、山形斜辺からスロット部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、コイル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、コイル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分には、曲げ加工が施されていない。
従って、山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部、又は／及びストレート部分に付加絶縁層を設ける構成とすることで、容易且つ確実に付加絶縁層を形成することができると共に、付加絶縁層に亀裂や剥離が生じて絶縁性が低下することを効果的に防止することができる。
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、例えば、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。
【００３０】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第１の特徴に加えて、前記セグメントコイルは、前記一対のコイル片のうち、前記窪み段差部を備えていないコイル片の所定領域に半導電層を設け、近接して配置されると共に、異なる相に属するセグメントコイルの前記半導電層を、少なくとも一点において接触するように構成してあることを第６の特徴としている。
【００３１】
上記本発明の第６の特徴によれば、上記本発明の第１の特徴による作用効果に加えて、前記セグメントコイルは、前記一対のコイル片のうち、前記窪み段差部を備えていないコイル片の所定領域に半導電層を設け、近接して配置されると共に、異なる相に属するセグメントコイルの前記半導電層を、少なくとも一点において接触するように構成してあることから、コイル片の所定領域に半導電層を設けることにより、コイル表面の電荷が分散されて、電界強度が低下させられる。電界強度が低下すると、半導電層を設けていない場合における部分放電開始電圧を上回る電圧が生じても、部分放電の発生が抑制されることになる。すなわち、異なる相に属するセグメントコイルが隣接して配置されても、これらセグメントコイル間において、電荷の蓄積による電位差が大きくなることはなく、これら部位において部分放電が生じるのを効果的に防止することができる。
【００３２】
すなわち、本願発明では、異なる相に属するセグメントコイルに設けた半導電層を、少なくとも一点において接触するように構成することにより、これら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。少なくとも一点において接触するように構成されていれば、上記接触点の接触形態は限定されることはない。たとえば、点接触のみならず、線接触や面接触であってもよい。また、半導電層は、厚みを薄く設定しても効果を発揮させることができる。このため、絶縁層を厚くする従来の手法にくらべて、ステータの重量を小さくすることが可能になるとともに、製造コストを低減させることができる。
【００３３】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第１〜第６の何れか１つの特徴に加えて、前記セグメントコイルの所定領域の表面に、着色識別部を設けてあることを第７の特徴としている。
【００３４】
上記本発明の第７の特徴によれば、上記本発明の第１〜第６の何れか１つの特徴による作用効果に加えて、記セグメントコイルの所定領域の表面に、着色識別部を設けてあることから、ステータの組み立て工程において着色識別を識別標識として用いることができ、製造効率の良いセグメントコイルとすることができる。
【００３５】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第７の特徴に加えて、前記セグメントコイルの二つのコイルエンド部のうち、前記窪み段差部を備えていないコイルエンド部には、隣接するセグメントコイルを互いに接続するための端子部を備え、該端子部又はその近傍に、互いに接続されるセグメントコイルの端子部を識別できる第１の着色識別部を備えることを第８の特徴としている。
【００３６】
上記本発明の第８の特徴によれば、上記本発明の第１〜第７の何れか１つの特徴による作用効果に加えて、前記セグメントコイルの二つのコイルエンド部のうち、前記窪み段差部を備えていないコイルエンド部には、隣接するセグメントコイルを互いに接続するための端子部を備え、該端子部又はその近傍に、互いに接続されるセグメントコイルの端子部を識別できる第１の着色識別部を備えることから、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効果的に防止することができる。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第７又は第８の特徴に加えて、前記端子部以外の表面に設けられると共に、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ことを第９の特徴としている。
【００４０】
上記本発明の第９の特徴によれば、上記本発明の第７又は第８の特徴による作用効果に加えて、前記端子部以外の表面に設けられると共に、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ことから、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。
【００４１】
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、各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。
【００４２】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第９の特徴に加えて、前記第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ことを第１０の特徴としている。
【００４３】
上記本発明の第１０の特徴によれば、上記本発明の第９の特徴による作用効果に加えて、前記第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ことから、第２の着色識別部を容易に形成することができる。
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。
【００４４】
また、本発明のセグメントコイルは、上記本発明の第９又は第１０の特徴に加えて、前記第２の着色識別部は、付加絶縁層を構成していることを第１１の特徴としている。
【００４５】
上記本発明の第１１の特徴によれば、上記本発明の第９又は第１０の特徴による作用効果に加えて、前記第２の着色識別部は、付加絶縁層を構成していることから、ステータの組み立て作業を容易にできるばかりでなく、部分放電を効率的に防止することができ、ステータの信頼性を向上させることもできるセグメントコイルとすることができる。
【００４６】
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。
【００４７】
また、絶縁性テープ材や絶縁性チューブ材を採用することにより、付加絶縁層を兼ねる第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（商標名スミチューブ）を採用することができる。
【００４８】
また、本発明のステータは、請求項１〜１１の何れか１項に記載のセグメントコイルを環状コアのスロットに複数整列配置させてなることを第１２の特徴としている。
【００４９】
上記本発明の第１２の特徴によれば、ステータは、請求項１〜１１の何れか１項に記載のセグメントコイルを環状コアのスロットに複数整列配置させてなることから、セグメントコイルの小型化を実現することができると共に、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。
【００５０】
また、本発明のステータは、上記本発明の第１２の特徴に加えて、前記環状コアのスロットに複数整列配置されるセグメントコイルのうち、同一スロット内に配置される少なくとも一組の隣接するセグメントコイルを、前記スロットから出て前記コイルエンド部の頂点へ向かって周方向に曲折されるまでの領域において、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層をステータの径方向に接触させ、且つ、前記接触箇所におけるステータの径方向におけるコイル間距離が、前記スロット内のコイル間距離よりも大きくなるように前記絶縁層が形成されていることを第１３の特徴としている。
【００５１】
上記本発明の第１３の特徴によれば、上記本発明の第１２の特徴による作用効果に加えて、前記環状コアのスロットに複数整列配置されるセグメントコイルのうち、同一スロット内に配置される少なくとも一組の隣接するセグメントコイルを、前記スロットから出て前記コイルエンド部の頂点へ向かって周方向に曲折されるまでの領域において、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層をステータの径方向に接触させ、且つ、前記接触箇所におけるステータの径方向におけるコイル間距離が、前記スロット内のコイル間距離よりも大きくなるように前記絶縁層が形成されていることから、スロット内における高占積率を一段と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効果的に増やすことができる。
また、同一スロット内に配置される少なくとも一組の隣接するセグメントコイルにおいて絶縁被膜に劣化が生じることを一段と効果的に防止することができる。
【００５２】
また、本発明のセグメントコイルの製造方法は、請求項１に記載のセグメントコイルの製造方法であって、平角線からなる素線を屈曲させてコイル体を形成するコイル体形成工程を備え、該コイル体形成工程は、前記コイル体に備える二つのコイルエンド部のうち、何れか一つのコイルエンド部に、頂点を挟んで前記ストレート部に向けてコイルを異なる角度で傾斜させてなる一対のコイル片を形成するコイル片形成工程と、前記一対のコイル片のうち、隣接するセグメントコイルの径方向内側に潜り込ませる側のコイル片における前記頂点の近傍領域に、前記環状コアの端面に対して非平行に角度を備えた二辺からなる窪み段差部を形成する窪み段差部形成工程とを有することを第１４の特徴としている。
【００５３】
上記本発明の第１４の特徴によれば、セグメントコイルの製造方法は、請求項１に記載のセグメントコイルの製造方法であって、平角線からなる素線を屈曲させてコイル体を形成するコイル体形成工程を備え、該コイル体形成工程は、前記コイル体に備える二つのコイルエンド部のうち、何れか一つのコイルエンド部に、頂点を挟んで前記ストレート部に向けてコイルを異なる角度で傾斜させてなる一対のコイル片を形成するコイル片形成工程と、前記一対のコイル片のうち、隣接するセグメントコイルの径方向内側に潜り込ませる側のコイル片における前記頂点の近傍領域に、前記環状コアの端面に対して非平行に角度を備えた二辺からなる窪み段差部を形成する窪み段差部形成工程とを有することから、窪み段差部を設けることで、コイルエンド部の高さを低くすることができる。よって小型化を実現することができるセグメントコイルを製造することができる。
また、複数のセグメントコイルを整列配置させた場合に、段差部を設けているコイル片の側においては隣接するセグメントコイル間に効果的に隙間を形成することができる。
【００５４】
また、本発明のセグメントコイルの製造方法は、上記本発明の第１４の特徴に加えて、前記セグメントコイルの製造方法は、前記コイル体の表面に絶縁物を被覆させて絶縁層を形成する絶縁層形成工程を備え、該絶縁層形成工程は、前記コイル体に絶縁物を一体的に被覆させてベース絶縁層を形成するベース絶縁層形成工程と、該ベース絶縁層形成工程の後に、前記一対のコイル片のうち、前記窪み段差部を形成していないコイル片の所定領域に絶縁物を付加的に被覆させて付加絶縁層を形成する付加絶縁層形成工程とを備えることを第１５の特徴としている。
【００５５】
上記本発明の第１５の特徴によれば、上記本発明の第１４の特徴による作用効果に加えて、前記セグメントコイルの製造方法は、前記コイル体の表面に絶縁物を被覆させて絶縁層を形成する絶縁層形成工程を備え、該絶縁層形成工程は、前記コイル体に絶縁物を一体的に被覆させてベース絶縁層を形成するベース絶縁層形成工程と、該ベース絶縁層形成工程の後に、前記一対のコイル片のうち、前記窪み段差部を形成していないコイル片の所定領域に絶縁物を付加的に被覆させて付加絶縁層を形成する付加絶縁層形成工程とを備えることから、段差部を設けていないコイル片の側においてコイル片の所定領域における絶縁被膜の厚みを補強することができることで、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を製造することができる。
【００５６】
また、本発明のセグメントコイルの製造方法は、上記本発明の第１５の特徴に加えて、前記付加絶縁層形成工程と同時に若しくはその後に、コイル体の表面の所定領域に所定の着色を施す着色識別部形成工程を有することを第１６の特徴としている。
【００５７】
上記本発明の第１６の特徴によれば、上記本発明の第１５の特徴による作用効果に加えて、前記付加絶縁層形成工程と同時に若しくはその後に、コイル体の表面の所定領域に所定の着色を施す着色識別部形成工程を有することから、着色識別部を効率的に形成することができる。
【発明の効果】
【００５８】
セグメントコイルの小型化を実現することができる。またステータコアのスロットに複数のセグメントコイルを整列配置させた場合に、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。
また、ステータの小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態に係るセグメントコイルを用いてなるモータの概略配線図である。
【図２】モータへの配電系統を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係るセグメントコイルを用いてなるステータを示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイルを示す斜視図である。
【図５】本発明の第１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ている状態をロータ側から見た要部を簡略化して示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイルのコイルエンド部の要部を示す正面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイルを示す図で、（ａ）は環状コアに整列配置される複数のセグメントコイルを簡略化して示す斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるコイルエンド部の部分拡大図、（ｃ）は（ａ）の平面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る複数のセグメントコイルが同一スロット部内に整列配置されている状態を簡略化して示す図で、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。
【図９】本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイルの断面を示す図で、（ａ）はストレート部の断面図、（ｂ）はコイルエンド部の所定領域の断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイルの製造方法を簡略化して示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイルの製造方法における、コイル体形成工程の一部を簡略化して示す図である。
【図１２】従来のセグメントコイルの要部を示す斜視図である。
【図１３】従来のセグメントコイルを示す図で、（ａ）は同一スロット部内に整列配置される複数のセグメントコイルにおける側面の要部を模式的に示す図、（ｂ）はストレート部及びコイルエンド部の断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係るセグメントコイルを示す正面図である。
【図１５】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１６】図１５におけるＶIII−ＶIII線に沿う断面図である。
【図１７】図１６におけるＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。
【図１８】付加絶縁層の第２の実施例を示す図であり、図１７に相当する断面図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態に係るセグメントコイルを示す断面図である。
【図２０】部分放電開始電圧と表面抵抗率との関係を示す図である。
【図２１】コイルに設けた半導電層を接触させた状態を模式的に示す断面図である。
【図２２】本発明の第４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の端子部の拡大斜視図である。
【図２３】図２２に示すセグメントコイルの端子部の拡大斜視図である。
【図２４】本発明の第４の実施形態に係るセグメントコイルの変形例を示す正面図である。
【図２５】図２４におけるＸIＶ−ＸIＶ線に沿う右側面図である。
【図２６】図２５におけるＸＶ-ＸＶ線に沿う断面図である。
【図２７】本発明の第５の実施形態に係るセグメントコイルが同一スロット部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】
【００６０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
【００６１】
まず、以下の図面を参照して、本発明の第１の実施形態に係るセグメントコイル１２、セグメントコイル１２を用いてなるステータ１０、ステータ１０を用いてなるモータ１及びセグメントコイル１２の製造方法を説明し、本発明の理解に供する。しかし、以下の説明は本発明の実施形態であって、特許請求の範囲に記載の内容を限定するものではない。
【００６２】
まず、図１、図２を参照して、本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２を用いてなるモータ１（回転電機）を説明する。
【００６３】
本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２を用いてなるモータ１は、後述するステータ１０と、図示しないロータとから構成される。
【００６４】
また、図１、図２に示すように、このモータ１は、インバータ制御によりスイッチングされた電力が供給されるＰＷＭ駆動（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）の３相式モータである。具体的には図２に示すように、バッテリー２からの電力が、その電圧をリレー３及び昇圧コンバータ４により上げられ、スイッチング素子を備えるインバータ制御部５を経て、高圧ケーブル６と接続されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の入力端子を経てモータ１に供給される。また図１に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相は、直列接続された４本の巻回コイル１２ａ〜１２ｄを一対並列接続させた構成である。
【００６５】
なお、スイッチング素子としては、縦型ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、横型デバイス、サイリスタ、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ  Ｔｕｒｎ−Ｏｆｆ  Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等、任意のスイッチング素子を用いることができる。
【００６６】
次に、図３〜図９も参照して、本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２、セグメントコイル１２を用いてなるステータ１０、ステータ１０を用いてなるモータ１を更に詳細に説明する。
【００６７】
前記ステータ１０は、モータ１の固定子であり、図５に示すように、環状コア１１と、平角線からなる被覆電線の形状を略Ｕ字状とするセグメントコイル１２とから構成される。
【００６８】
前記環状コア１１は図３、図５に示すように、環状のコア本体１１ａと、環状に複数配置されたティース部１１ｂとから構成されている。またティース部１１ｂの両側には複数のスロット部１１ｃが形成され、このスロット部１１ｃにセグメントコイル１２が収容されることで環状コア１１にセグメントコイル１２が組み付けられる。
【００６９】
前記セグメントコイル１２は、環状コア１１に組み付けられる平角線からなる、いわゆる被覆電線である。このセグメントコイル１２は、後述するように、図９に示す導体からなる素線Ｒと、素線Ｒを被覆する絶縁被膜たる絶縁層Ｚとから構成される。
また、このセグメントコイル１２は、図５に示すように、主としてスロット部１１ｃ内に収容される直線状の一対のストレート部Ｃと、スロット部１１ｃの外部に突出されてセグメントコイル１２の端部を形成する二つの（一対の）コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２とを備える。
【００７０】
また、二つの（一対の）コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２は、図４に示すように、頂点を挟んでストレート部Ｃに向けてコイルを傾斜させてなる斜辺部たるコイル片Ｂ１〜コイル片Ｂ４を備える。より具体的には、図４に示すように、上側のコイルエンド部Ｅ１は頂点を挟んでストレート部Ｃに向けてコイルを異なる角度で傾斜させてなる一対のコイル片Ｂ１、Ｂ２を備え、下側のコイルエンド部Ｅ２は頂点を挟んでストレート部Ｃに向けてコイルを同じ角度で傾斜させてなる一対のコイル片Ｂ３、Ｂ４を備える。
なお、ここで「頂点」とは、コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２において、環状コア１１の軸方向で、最も外側の地点を意味するものとする。
【００７１】
また、本実施形態においては図４〜図７に示すように、隣接するセグメントコイルの径方向内側に潜り込ませるコイル片Ｂ１には、頂点の近傍領域に、正面視においてセグメントコイル１２の内側に向けてコイルを屈曲させてなる凹状の窪み段差部Ｄを一つ設けてある。より具体的には、図６（ａ）に示すように、環状コア１１の端面１１ｄに対して頂点側の傾斜が大きくなるように非平行に角度を備えた二辺からなる窪み段差部Ｄをコイル片Ｂ１における頂点の近傍領域に一つ設けてある。
【００７２】
なお、本実施形態においては後述するように、この窪み段差部Ｄは、頂点の近傍領域におけるコイル片Ｂ１とコイルエンド部Ｅ１の頂点を通る水平線とで形成される角度Ｇ（図６に示す）を、頂点の近傍領域を除くコイル片Ｂ１とコイルエンド部Ｅ１の頂点を通る接線とで形成される角度Ｈ（図６に示す）よりも大きくすることで形成してある。更に本実施形態においては、後述するように、絶縁層Ｚを形成する前の素線Ｒの状態でコイルを屈曲させることで窪み段差部Ｄを形成してある。
なお、「頂点の近傍領域」とは、図６（ａ）に示すコイル片Ｂ１において、頂点から正面視におけるコイルの短手方向の長さ（幅）の３倍以下の範囲内のことを意味するものとする。
【００７３】
また、図６（ｂ）に示す窪み段差部Ｄの長さＩは、少なくとも正面視におけるコイルの短手方向の長さ（幅）未満であり、隣接するセグメントコイル１２間（コイル片Ｂ１間）に隙間を形成することができる最小の長さであることが好ましい。窪み段差部Ｄの長さＩが正面視におけるコイルの短手方向の長さ（幅）以上であると、図６（ａ）に示す角度Ｇが大きくなり、コイルの大型化を招くからである。
更に、本実施形態においては図４に示すように、コイル片Ｂ３、Ｂ４の先端部分を、同一相内のセグメントコイル１２間を接続するための端子部Ｔとしてある。
なお、図６は説明の便宜上、窪み段差部Ｄの屈曲角度をその他の図よりも大きく図示したものである。
【００７４】
また、本実施形態においては図４、図７に示すように、端子部Ｔと反対側のコイルエンド部Ｅにおける頂点部分には、隣接するスロット部１１ｃに収容されるセグメントコイル１２間の接触を回避するために、平面視において環状コア１１の径方向内側に向けてコイルを屈曲させてなる屈曲部Ｋを形成してある。
なお、本実施形態においては後述するように、この屈曲部Ｋは、絶縁層Ｚを形成する前の素線Ｒの状態でコイルを屈曲させることで形成してある。
【００７５】
また、本実施形態においては、図４、図７、図８に示すように、二つの（一対の）コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２のうち、後述する厚肉領域Ａを除く領域に、環状コア１１の径方向外側に向けてコイルを傾斜させてなる傾斜部Ｆを設ける構成としてある。なお図８においては、白抜き矢印で示す方向が径方向外側であるものとする。
【００７６】
より具体的には、環状コア１１にセグメントコイル１２を組み付けた際において、コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２のうち、環状コア１１の近傍領域で且つ環状コア１１の周方向の対向する位置に、環状コア１１の径方向外側に向けてコイルを傾斜させて（屈曲させて）なる傾斜部Ｆを設ける構成としてある。
なお、ここで「コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２のうち、環状コア１１の近傍領域」とは、図８に一部を示すように、コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２のうち、環状コア１１の端面１１ｄから環状コア１１の軸方向に５００μｍ〜５ｍｍ程度の範囲内のことを意味するものとする。
【００７７】
また、図８に簡略化して示すように、同一スロット部１１ｃ内に配置される隣接するセグメントコイル１２において、傾斜部Ｆにおけるコイルの傾斜角度を、環状コア１１の内周側に配置されるセグメントコイル１２の傾斜角度よりも環状コア１１の外周側に配置されるセグメントコイル１２の傾斜角度を大きくする構成としてある。
【００７８】
更に、同一スロット部１１ｃ内に配置される隣接するセグメントコイル１２において、傾斜部Ｆにおける長さを、環状コア１１の内周側に配置されるセグメントコイル１２の長さよりも環状コア１１の外周側に配置されるセグメントコイル１２の長さを長くする構成としてある。
なお、ここで「傾斜部Ｆにおけるコイルの傾斜角度」とは、図８に一部を示すように、傾斜部Ｆを構成するセグメントコイル１２と環状コア１１の端面１１ｄとで形成される角度Ｍのことを意味するものとする。
また、ここで「傾斜部Ｆにおけるコイルの長さ」とは、セグメントコイル１２が傾斜している部分の環状コア１１の径方向におけるコイルの長さを意味するものである。
【００７９】
言い換えれば、同一スロット部１１ｃ内に配置される隣接するセグメントコイル１２において、環状コア１１の内周側に配置されるものの傾斜部Ｆの構成に比べて、環状コア１１の外周側に配置されるものの傾斜部Ｆの構成を、環状コア１１の径方向外側に向けてコイルを屈曲させる屈曲角度を大きくし、且つ環状コア１１の径方向外側に向けてコイルを長く伸長（拡張）させる構成としてある。
【００８０】
また、本実施形態においては、図示していないが、一つのセグメントコイル１２に備える一対のコイルエンド部Ｅにおいて、傾斜部Ｆにおけるコイルの傾斜角度を、端子部Ｔを備えていないコイルエンド部Ｅでの傾斜角度よりも、端子部Ｔを備えるコイルエンド部Ｅでの傾斜角度を大きくする構成としてある。
【００８１】
また、本実施形態においては、詳しくは図示していないが、一つのセグメントコイル１２に備える一対のコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２のそれぞれにおいて、環状コア１１の周方向の対向する位置に設ける傾斜部Ｆにおけるコイルの傾斜角度及び傾斜部Ｆにおけるコイルの長さを同一なものとする構成としてある。
なお、本実施形態においては後述するように、この傾斜部Ｆは、絶縁層Ｚを形成する前の素線Ｒの状態でコイルを屈曲させることで形成してある。
【００８２】
また、本実施形態においては図３、図７（ｃ）に示すように、環状コア１１において環状に配置されるスロット部１１ｃに沿うように、セグメントコイル１２の形状を平面視において環状に湾曲させる構成としてある。
なお本実施形態においては、後述するように絶縁層Ｚを形成する前の素線Ｒの状態でコイルを環状に湾曲させる形成してある。
【００８３】
なお、図９（ａ）に示す素線Ｒの長手方向の長さＰは、２．５ｍｍ〜５．０ｍｍ程度、より好ましくは３．０ｍｍ〜４．０ｍｍ程度とすることが望ましい。また図９（ａ）に示す素線Ｒの短手方向の長さＱは、１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度、より好ましくは１．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度とすることが望ましい。
【００８４】
また、本実施形態においては、図９に示すように、セグメントコイル１２を形成する絶縁層Ｚの構成を、ストレート部Ｃと、コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２とで異なる構成としてある。
より具体的には、ストレート部Ｃにおいては図９（ａ）に示すように、素線Ｒの表面にベース絶縁層Ｚ１だけを被覆させることで絶縁層Ｚを形成する構成としてある。
これに対してコイルエンド部Ｅにおいて、窪み段差部Ｄを設けておらず、直線状のコイルからなるコイル片Ｂ２〜Ｂ４の所定領域においては、図９（ｂ）に示すように、素線Ｒの表面にベース絶縁層Ｚ１を被覆させると共に、ベース絶縁層Ｚ１の表面に更に付加絶縁層Ｚ２を被覆させることで絶縁層Ｚを形成する構成としてある。
つまり、曲げ加工が施されていない斜辺部の所定領域に付加絶縁層Ｚ２を設ける構成としてある。
【００８５】
これにより、斜辺部たるコイル片Ｂ２〜Ｂ４においては、図８に示すように、絶縁層Ｚの厚みを厚肉に形成してなる厚肉領域Ａを設ける構成としてある。
なお、ここで「所定領域」とは、「コイルエンド部Ｅにおいて、異相の隣接セグメントコイル１２が近接する領域、より具体的には素線Ｒの状態で異相の隣接する素線Ｒ間の距離が数μｍ〜数百μｍ程度となる領域」のことを意味するものとする。
また、本実施形態においては、後述するように、素線Ｒを屈曲させてコイル体Ｂを形成した後に絶縁層Ｚを形成する構成としてある。
また、図８は説明の便宜上、厚肉領域Ａを誇張して図示したものである。
【００８６】
なお、素線Ｒは、銅等、コイルを形成する素線として通常用いられるものであれば、如何なるものを用いてもよい。
【００８７】
また、ベース絶縁層Ｚ１の材質としては、ポリアミドイミド、ポリイミド等を用いることができる。またベース絶縁層Ｚ１の厚みはコイルターン間の設計電圧に対応した厚みがあればよく、例えば設計電圧が５００Ｖの場合は、１５μｍ〜３０μｍ程度とすることが望ましく、より好適には１５μｍ〜２５μｍ程度とすることが望ましい。１５μｍ未満では部分放電の発生による皮膜劣化や製造時のピンホール発生確率が増加し、３０μｍを超えるとスロット部１１ｃ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のベース絶縁層Ｚ１は、同一工程で一体的に形成することができる。
【００８８】
また、付加絶縁層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。
【００８９】
また、モータ相間の電圧は、インバータサージ等の影響により、入力電圧の約２倍のピーク電圧が印加されることから、付加絶縁層Ｚ２の厚みは、例えば設計電圧が１０００Ｖの場合は、４０μｍ〜２００μｍ程度とすることが望ましく、より好ましくは８０μｍ〜１２０μｍ程度とすることが望ましい。４０μｍ未満では部分放電による皮膜劣化が発生し、２００μｍを超えるとコイルエンドの線間距離増加による寸法増大を招くからである。
【００９０】
また、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ている。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。例えば、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。
【００９１】
本実施形態においては、このような構成からなるセグメントコイル１２が以下に述べる構成で環状コア１１に組み付けられている。
【００９２】
つまり、図１に簡略化して示すように、同一のスロット部１１ｃに収容される所定数（本実施形態においては４本）のセグメントコイル１２が、それぞれの端子部Ｔで溶接等を用いて接続されることで、４本のセグメントコイル１２からなる第１巻回コイル１２ａが形成される。更に、図１に示すように、４本のセグメントコイル１２からなる第１巻回コイル１２ａ〜第４巻回コイル１２ｄが、それぞれの端子部Ｔで直列接続されると共に、直列接続される第１巻回コイル１２ａ〜第４巻回コイル１２ｄが一対並列接続されることで、Ｕ相が形成される。また、詳しくは図示していないが、Ｕ相の構成と同様の構成でＶ相、Ｗ相が形成される。
【００９３】
このような構成からなるＵ相、Ｖ相、Ｗ相を形成するセグメントコイル１２が仮組みされた状態で所定のスロット部１１ｃに収容されることで、セグメントコイル１２が整列配置された状態で環状コア１１に組み付けられる。
【００９４】
以上の構成により、図３と、図５に一部を示すステータ１０が形成されている。またこのステータ１０と図示しないロータとを組み合わせることでモータ１が形成されている。
また、図１に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相を構成するセグメントコイル１２の一端（本実施形態においては第１巻回コイル１２ａ）は、高圧ケーブル６と接続される入力端子１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗとなり、他端（本実施形態においては第４巻回コイル１２ｄ）は、中性点１２ＵＮ、１２ＶＮ、１２ＷＮとなっている。
【００９５】
このような構成からなる本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２、セグメントコイル１２を用いてなるステータ１０、ステータ１０を用いてなるモータ１は以下の効果を奏する。
【００９６】
コイルとして平角線からなるセグメントコイル１２を用いると共に、セグメントコイル１２の形状を平面視において環状に湾曲させる構成とすることで、環状コア１１のスロット部１１ｃ内に容易に整列配置させることができるコイルとすることができる。よってステータ１０の組み立て作業の効率化を実現することができる。従って製造効率の良いステータ１０及びモータ１とすることができる。
【００９７】
また、ストレート部Ｃにおいては、素線Ｒの表面にベース絶縁層Ｚ１だけを形成すると共に、絶縁層Ｚ１の厚みを設計電圧が５００Ｖの場合には、１５μｍ〜３０μｍ程度とすることで、スロット部１１ｃ内における占積率を効果的に向上させることができるセグメントコイル１２とすることができる。よって高効率なステータ１０及びモータ１とすることができる。
【００９８】
また、隣接するセグメントコイルの径方向内側に潜り込ませるコイル片であるコイル片Ｂ１における前記頂点の近傍領域に、環状コア１１の端面１１ｄに対して頂点側の傾斜が大きくなるように非平行に角度を備えた二辺からなる凹状の窪み段差部Ｄを、頂点の近傍領域に設ける構成とすることで、端子部Ｔと反対側のコイルエンド部Ｅの高さを効果的に低くすることができる。よって、セグメントコイル１２の小型化を実現することができ、ステータ１０及びモータ１の小型化を実現することができる。また窪み段差部Ｄを設ける頂点の近傍領域を、頂点から正面視におけるコイルの短手方向の長さ（幅）の３倍以下の範囲内の領域とすることで、コイルエンド部Ｅ１の高さを一段と効率的に低くすることができる。
【００９９】
また、コイル片Ｂ１に窪み段差部Ｄを一つ設ける構成とすることで、図６（ｂ）に示すように、隣接するスロット部１１ｃに配置される隣接するセグメントコイル１２において、窪み段差部Ｄを設けていないコイル片Ｂ２間の隙間Ｊよりも、窪み段差部Ｄを設けてあるコイル片Ｂ１間の隙間Ｌを大きくすることができる。よって、コイル片Ｂ１側において、隣接するセグメントコイル１２が近接することを効果的に防止することができる。従ってコイル片Ｂ１側においては、ベース絶縁層Ｚ１だけの絶縁被膜であっても、隣接する素線Ｒ間の距離が近接することに伴うコロナ放電の発生を効果的に防止することができ、コロナ放電の発生に伴って絶縁層Ｚ（絶縁被膜）が劣化することを効果的に防止することができる。
【０１００】
加えて、窪み段差部Ｄを設けていないコイル片Ｂ２〜コイル片Ｂ４においては、その所定領域に、設計電圧が５００Ｖの場合には、素線Ｒの表面に厚みが１５μｍ〜３０μｍ程度のベース絶縁層Ｚ１を形成すると共に、ベース絶縁層Ｚ１の表面に更に厚みが４０μｍ〜２００μｍ程度の付加絶縁層Ｚ２を形成することで、隣接するセグメントコイル１２が近接する領域、より具体的には隣接する素線Ｒ間の距離が数μｍ〜数百μｍ程度となることで、コロナ放電が発生し易く、絶縁層Ｚの劣化が生じ易い領域において、絶縁層Ｚ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１２とすることができる。従って、良好な絶縁性を維持することができるセグメントコイル１２、ステータ１０、モータ１とすることができる。
【０１０１】
また、ベース絶縁層Ｚ１と付加絶縁層Ｚ２とで絶縁層Ｚを形成する構成とすることで、絶縁層Ｚの厚みにバリエーションを持たせることができる。より具体的には、占積率を向上させたいストレート部Ｃでは絶縁層Ｚの厚みを薄くすることができると共に、コイルエンド部Ｅにおいてコロナ放電に伴う絶縁劣化を防止したい領域においては絶縁層Ｚの厚みを厚くすることができる。このような構成とすることで、厚みを厚肉にする必要があるコイルエンド部Ｅの所定領域の厚みに合わせて素線Ｒの表面に絶縁層Ｚを一体的に形成する場合に比べて、製造コストを効果的に抑えることができる。
【０１０２】
また、曲げ加工が施されていない直線状のコイルからなるコイル片Ｂ２〜Ｂ４にのみ付加絶縁層Ｚ２を形成する構成とすることで、容易且つ確実に付加絶縁層Ｚ２を形成することができ、製造効率の良いセグメントコイル１２とすることができる。また、コイルの曲げ加工を行う前に付加絶縁層Ｚ２を設ける構成とした場合であっても、付加絶縁層Ｚ２に亀裂や剥離が生じて絶縁性が低下することを効果的に防止することができる。
【０１０３】
また、端子部Ｔを設けていない側のコイルエンド部Ｅ１の頂点部分に屈曲部Ｋを設ける構成とすることで、図７に示すように、環状コア１１のスロット部１１ｃに複数のセグメントコイル１２を整列配置させた場合に、隣接するスロット部１１ｃに配置される隣接するセグメントコイル１２が接触することを効果的に防止することができる。
【０１０４】
また、コイルエンド部Ｅのうち、厚肉領域Ａを除く領域に傾斜部Ｆを設け、且つ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１２において、傾斜部Ｆにおけるコイルの傾斜角度をコアの内周側に配置されるものよりも外周側に配置されるものを大きくすると共に、傾斜部Ｆにおけるコイルの長さを環状コア１１の内周側に配置されるものより外周側に配置されるものを長くする構成とすることで、コイルエンド部Ｅの厚みがストレート部Ｃの厚みよりも厚肉である構成であっても、スロット部１１ｃの内部においては、同一スロット部１１ｃ内に配置される隣接するセグメントコイル１２におけるストレート部Ｃ間を一段と効果的に近接させることができる。
【０１０５】
つまり、図８に簡略化して示す環状コア１１内（図示しない同一スロット部内）における隣接するストレート部Ｃ間の距離が、コイルエンド部Ｅにおける厚肉領域Ａの厚みに制約されることを防止することができる。よって厚肉領域Ａの厚みにかかわらず、同一スロット部１１ｃ内における隣接するストレート部Ｃ間を近接させることができ、スロット部１１ｃ内における高占積率を一段と効果的に実現することができる。
【０１０６】
また、スロット部１１ｃの外部においては、図８に示すように、同一スロット部に配置される隣接するセグメントコイル１２において、コイルエンド部Ｅ間に効果的に隙間Ｎを設けることができる。よって、スロット部１１ｃの外部においては、導体間距離が増大、或いは電解集中し易い微小ギャップ部が減少して電率を効果的に低下させることができ、コイルエンド部Ｅにおけるコロナ放電の発生を効果的に抑制することができる。よって、コロナ放電によってコイルエンド部Ｅの絶縁層Ｚが劣化することを効果的に防止することができ、一段と良好な絶縁性を維持することができるセグメントコイル１２及びステータ１０とすることができる。従って、スロット部１１ｃ内における占積率の向上と、特にコイルエンド部Ｅにおける絶縁層Ｚの劣化の防止とを同時に実現することができるセグメントコイル１２、ステータ１０、モータ１とすることができる。
【０１０７】
また、一つのセグメントコイル１２に備える一対のコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２において、傾斜部Ｆにおけるコイルの傾斜角度を、端子部Ｔを備えていないコイルエンド部Ｅ１での傾斜角度よりも、端子部Ｔを備えるコイルエンド部Ｅ２での傾斜角度を大きくする構成とすることで端子部Ｔの接合スペースを広くとることができ、接合の作業性を向上させることができる。
【０１０８】
つまり、図１２（ａ）に示すように、従来、コイルエンド部Ｅに複数の段差部Ｄ１を設けるセグメントコイル３２があった。
このようなセグメントコイル３２は、コイルエンド部Ｅの高さを低減できることでセグメントコイル３２の小型化を実現することができるメリットがあった。
しかし、このようなセグメントコイル３２は、複数の段差部Ｄ１を形成する工程が複雑になり、製造工程の効率化を図ることができないという問題があった。またコイル表面に絶縁被膜を形成した後に複数の段差部Ｄ１を形成するものが一般的であったことから、絶縁被膜に劣化が生じ易いという問題があった。また仮に複数の段差部Ｄ１を形成した後にコイル表面に絶縁被膜を形成する構成とした場合であっても、段差部分に対する絶縁処理が難しく、生産性が低下するという問題があった。
【０１０９】
また、図１２（ｂ）に示すように、従来、コイルエンド部Ｅ１に段差を設けることなく、二本の直線状コイルを略山型に形成してなるセグメントコイル４２があった。
このようなセグメントコイル４２においては、絶縁処理は容易であるものの、コイルエンド部Ｅにデッドスペースが多くなり、コイルエンド部Ｅ１の高さを低減することができず、セグメントコイル４２の小型化を実現できないという問題があった。
【０１１０】
また、既述した従来のセグメントコイル３２、４２は、図１３に示すように、ストレート部Ｃ及びコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２（図示しない）において、素線Ｒの表面全体に均一な厚みの絶縁層Ｚを形成することで、厚みに厚薄がないセグメントコイルとするものが一般的であった。
つまり、コロナ放電に伴う絶縁層Ｚの劣化を防止するために、絶縁層Ｚの厚みを厚肉にする必要があるコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２（図示しない）の厚みに合わせて素線Ｒの表面に厚みが均一な絶縁層Ｚを一体的に形成する構成であった。
よって、絶縁層Ｚの厚みを厚肉にする必要がないストレート部Ｃにおいても絶縁層Ｚの厚みが厚肉になることで、スロット部内における占積率を向上させることができないと共に、製造コストを抑えることができないという問題があった。
【０１１１】
よって、本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２、セグメントコイル１２を用いてなるステータ１０、ステータ１０を用いてなるモータ１の構成とすることで、セグメントコイル１２の小型化を実現することができると共に、絶縁層Ｚの劣化を効果的に防止することができるセグメントコイル１２、ステータ１０、モータ１とすることができる。またスロット部１１ｃ内における占積率を効果的に向上させることができるセグメントコイル１２、ステータ１０、モータ１とすることができる。
【０１１２】
次に、図１０、図１１を参照して、本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２の製造方法及びセグメントコイル１２を用いてなるステータ１０の製造方法を説明する。
【０１１３】
まず、図１０（ａ）を参照して、絶縁層が形成されていない状態の平角線からなる素線Ｒを準備する。
【０１１４】
次に、図１０（ｂ）を参照して、コイル体形成工程により、図示しない治具を用いて平角線からなる素線Ｒを略Ｕ字状に屈曲させることで、素線Ｒを、いわゆるセグメントコイルの形状をなすコイル体Ｂに加工する。
より具体的には、図１１に示すように、コイル体形成工程におけるコイル片形成工程及び段差部形成工程により、固定手段２１たる一対の円形からなる第１固定ピン２１ａに素線Ｒを載置させた状態で、素線Ｒの上方に押圧手段２２たる一対の円形からなる第１押圧冶具２２ａを配置する。
【０１１５】
なお、この際、図１１（ａ）に示すように、一対の第１固定ピン２１ａにおいて、後に凹状の窪み段差部Ｄを形成する側（図面上において左側）の第１固定ピン２１ａの径を、もう一方（図面上において右側）の第１固定ピン２１ａの径よりも小さくすることが必要である。つまり、コイル片Ｂ１において、頂点の近傍領域におけるコイル片Ｂ１とコイルエンド部Ｅ１の頂点を通る水平線とで形成される角度Ｇ（図６に示す）が、頂点の近傍領域を除くコイル片Ｂ１とコイルエンド部Ｅの頂点を通る水平線とで形成される角度Ｈ（図６に示す）よりも大きくなるような構成（ピンの径）を備えた一対の固定ピン２１ａを用いることが必要である。加えて、図６に示すように、環状コア１１の端面１１ｄに対して非平行に角度を備えた２辺からなる窪み段差部Ｄを形成することができる構成（ピンの径）を備えた一対の固定ピン２１ａを用いることが必要である。
【０１１６】
そして、図１１（ｂ）に示すように、第１押圧冶具２２ａを下方へ移動させ、第１固定ピン２１ａに沿って素線Ｒを押圧し、屈曲させる。
【０１１７】
そして、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）に示すように、一対の円形からなる第２固定ピン２１ｂ及び一対の円形からなる第２押圧冶具２２ｂを用いて、素線Ｒを再度押圧し、屈曲させる。
【０１１８】
これによって、図１１（ｃ）に示すように、頂点を挟んでストレート部Ｃに向けてコイルを異なる角度で傾斜させてなる一対のコイル片Ｂ１、Ｂ２を備えてなるコイルエンド部Ｅ３が形成される。またコイル片Ｂ１における頂点の近傍領域に、正面視においてコイル体Ｂの内側に向けてコイルを屈曲させてあり、且つ環状コア１１の端面１１ｄに対して非平行に角度を備えた２辺からなる凹状の窪み段差部Ｄが形成される。つまり頂点を挟んで左右非対称のコイル片Ｂ１、Ｂ２が形成される。
【０１１９】
そしてその後、図示していないが、押圧冶具及び固定ピンを用いてコイル片Ｂ３、Ｂ４を備えてなるコイルエンド部Ｅ４を形成する。
【０１２０】
次に、図示していないが、コイル体形成工程における屈曲部形成工程により、コイル体Ｂのコイルエンド部Ｅのうち、端子部Ｔを設けていない側のコイルエンド部Ｅ３の頂点部分に、平面視においてステータコアの径方向内側に向けてコイルを屈曲させてなる屈曲部Ｋを折り曲げ治具を用いて形成する。
【０１２１】
次に、図示していないが、コイル体形成工程における傾斜領域形成工程により、コイル体Ｂのコイルエンド部Ｅ３、Ｅ４における所定領域に、環状コア１１の径方向外側に向けてコイルを傾斜させてなる傾斜部Ｆを折り曲げ治具を用いて形成する。
なお、この傾斜領域形成工程においては、後に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１２において、環状コア１１の内周側に配置されるセグメントコイル１２に比べて、環状コア１１の外周側に配置されるものの傾斜部Ｆにおけるコイルの傾斜角度が大きく、且つ傾斜部Ｆにおけるコイルの長さが長くなるように傾斜部Ｆを形成する。
【０１２２】
更に、一つのコイル体Ｂに備える二つの（一対の）コイルエンド部Ｅ３、Ｅ４において、傾斜部Ｆにおけるコイルの傾斜角度が、端子部Ｔを備えていないコイルエンド部Ｅ３での傾斜角度よりも、端子部Ｔを備えるコイルエンド部Ｅ４での傾斜角度が大きくなるように傾斜部Ｆを形成する。
【０１２３】
次に、図示していないが、ステータ１０において環状に配置されるスロット部１１ｃの形状に沿うように、冶具を用いてコイル体Ｂを平面視において環状に湾曲させる。
以上により、図１０（ｂ）に示すコイル体Ｂが形成される。
【０１２４】
次に、図示していないが、絶縁層形成工程におけるベース絶縁層形成工程により、コイル体Ｂにおいて、端子部Ｔとなる領域を除く表面全体に絶縁物を均一な厚みで被覆させることで、コイル体Ｂの表面に均一な厚みからなるベース絶縁層Ｚ１を一体的に形成する。なお、この際、ベース絶縁層Ｚ１の厚みは、設計電圧が５００Ｖの場合には、１５μｍ〜３０μｍ程度、より好ましくは１５μｍ〜２５μｍ程度とすることが望ましい。
【０１２５】
次に、図示していないが、絶縁層形成工程における付加絶縁層形成工程により、コイル体Ｂのコイルエンド部Ｅ１のうち、コイル片Ｂ２〜コイル片Ｂ４の所定領域にベース絶縁層Ｚ１と同一の絶縁物を均一な厚みで被覆させることで、付加絶縁層Ｚ２を形成する。これによってコイル片Ｂ２〜コイル片Ｂ４の所定領域に厚肉領域Ａ（図示しない）が形成される。
なお、この際、付加絶縁層Ｚ２の厚みは設計電圧が１０００Ｖの場合には、４０μｍ〜２００μｍ程度、より好ましくは８０μｍ〜１２０μｍ程度とすることが望ましい。
【０１２６】
以上の工程により、コイル体Ｂの表面に絶縁層Ｚが形成される。これによって本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２が形成される。
【０１２７】
次に、図１０（ｃ）に簡略化して示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を構成するセグメントコイル１２の仮組みを行う。
【０１２８】
次に、図１０（ｄ）に簡略化して示すように、仮組みされた状態のセグメントコイル１２を環状コア１１のスロット部１１ｃに組み付ける。
【０１２９】
次に、図示していないが、同一のスロット部１１ｃ内に組み付けられているＵ相、Ｖ相、Ｗ相を構成する各セグメントコイル１２の端子部Ｔを溶接により接合することで、各相における第１巻回コイル１２ａ〜第４巻回コイル１２ｄを形成する。
【０１３０】
次に、図示していないが、各相における第１巻回コイル１２ａ〜第４巻回コイル１２ｄを渡り線により直列接続させると共に、一対の第１巻回コイル１２ａ〜第４巻回コイル１２ｄを並列接続させる。
以上の工程により、本発明の実施形態に係るステータ１０が形成される。
【０１３１】
このような構成からなる本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２の製造方法及びセグメントコイル１２を用いてなるステータ１０の製造方法は以下の効果を奏する。
【０１３２】
コイルとして平角線からなるセグメントコイル１２を用いる構成とすることで、環状コア１１のスロット部１１ｃ内における占積率を効果的に向上させることができるステータ１０の製造方法とすることができる。
【０１３３】
また、ストレート部Ｃにおいては、素線Ｒの表面にベース絶縁層Ｚ１だけを形成すると共に、絶縁層Ｚ１の厚みを設計電圧が５００Ｖの場合には、１５μｍ〜３０μｍ程度とすることで、スロット部１１ｃ内における占積率を効果的に向上させることができるセグメントコイル１２とすることができる。よって高効率なステータ１０及びモータ１とすることができる。
【０１３４】
また、コイル体形成工程を行った後に絶縁層形成工程を行う構成とすることで、絶縁層Ｚに曲げ加工等の加工ストレスが負荷されることがない。よって、特にセグメントコイル１２の製造段階において絶縁層Ｚに劣化が生じることを効果的に防止することができる。従って良好な絶縁性を維持することができると共に、歩留まりが良好なセグメントコイル１２の製造方法とすることができる。また、良好な絶縁性を維持することができるステータ１０の製造方法とすることができる。更に、コイルエンド部Ｅの加工が容易になるため、同一スロット部１１ｃ内におけるコイルのターン数を容易に増やすことができるセグメントコイル１２及びステータ１０の製造方法とすることができる。
【０１３５】
また、隣接するセグメントコイルの径方向内側に潜り込ませるコイル片であるコイル片Ｂ１における頂点の近傍領域に、環状コア１１の端面１１ｄに対して頂点側の傾斜が大きくなるように非平行に角度を備えた二辺からなる凹状の窪み段差部Ｄを頂点の近傍領域に設ける構成とすることで、端子部Ｔと反対側のコイルエンド部Ｅ１の高さを効果的に低くすることができる。よって小型化を実現することができるセグメントコイル１２及びステータ１０の製造方法とすることができる。
【０１３６】
また、コイル片Ｂ１に窪み段差部Ｄを設ける構成とすることで、図６（ｂ）に示すように、隣接するスロット部１１ｃに配置される隣接するセグメントコイル１２において、窪み段差部Ｄを設けていないコイル片Ｂ２間の隙間Ｊよりも、窪み段差部Ｄを設けてあるコイル片Ｂ１間の隙間Ｌを大きくすることができる。よって、コイル片Ｂ１側において、隣接するセグメントコイル１２が近接することを効果的に防止することができる。従ってコイル片Ｂ１側においては、ベース絶縁層Ｚ１だけの絶縁被膜であっても、隣接する素線Ｒ間の距離が近接することに伴うコロナ放電の発生を効果的に防止することができ、コロナ放電の発生に伴って絶縁層Ｚが劣化することを効果的に防止することができる。
【０１３７】
加えて、窪み段差部Ｄを設けていないコイル片Ｂ２〜Ｂ４においては、その所定領域に、設計電圧が１０００Ｖの場合には、素線Ｒの表面に厚みが１５μｍ〜３０μｍ程度のベース絶縁層Ｚ１を形成すると共に、ベース絶縁層Ｚ１の表面に更に厚みが８０μｍ〜１２０μｍ程度の付加絶縁層Ｚ２を形成することで、隣接するセグメントコイル１２が近接する領域、より具体的には隣接する素線Ｒ間の距離が数μｍ〜数百μｍ程度となることでコロナ放電が発生し易く、絶縁層Ｚの劣化が生じ易い領域において、絶縁層Ｚ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１２とすることができる。従って良好な絶縁性を維持することができるセグメントコイル１２及びステータ１０の製造方法とすることができる。
【０１３８】
また、ベース絶縁層Ｚ１と付加絶縁層Ｚ２とで絶縁層Ｚを形成する構成とすることで、絶縁層Ｚの厚みにバリエーションを持たせることができる。より具体的には、占積率を向上させたいストレート部Ｃでは絶縁層Ｚの厚みを薄くすることができると共に、コイルエンド部Ｅにおいてコロナ放電に伴う絶縁劣化を防止したい領域においては絶縁層Ｚの厚みを厚くすることができる。このような構成とすることで、厚みを厚肉にする必要があるコイルエンド部Ｅの所定領域の厚みに合わせて素線Ｒの表面に絶縁層Ｚを一体的に形成する場合に比べて、製造コストを効果的に抑えることができる。
【０１３９】
また、窪み段差部Ｄを設けていない直線状のコイルからなるコイル片Ｂ２〜Ｂ４にのみ付加絶縁層Ｚ２を形成する構成とすることで、付加絶縁層Ｚ２の形成を容易なものとすることができ、製造効率の良いセグメントコイル１２及びステータ１０の製造方法とすることができる。
【０１４０】
また、端子部Ｔを設けていない側のコイルエンド部Ｅ１の頂点部分に屈曲部Ｋを設ける構成とすることで、図７に示すように、環状コア１１のスロット部１１ｃに複数のセグメントコイル１２を整列配置させた場合に、隣接するスロット部１１ｃに配置される隣接するセグメントコイル１２が接触することを効果的に防止することができる。
【０１４１】
更に、コイルエンド部Ｅのうち、厚肉領域Ａを除く領域に傾斜部Ｆを設け、且つ同一スロット部１１ｃ内に配置される隣接するセグメントコイル１２において、傾斜部Ｆにおけるコイルの傾斜角度を環状コア１１の内周側に配置されるものよりも外周側に配置されるものを大きくすると共に、傾斜部Ｆにおけるコイルの長さを環状コア１１の内周側に配置されるものより外周側に配置されるものを長くする構成とすることで、コイルエンド部Ｅの厚みがストレート部Ｃの厚みよりも厚肉である構成であっても、スロット部１１ｃの内部においては、同一スロット部１１ｃ内に配置される隣接するセグメントコイル１２におけるストレート部Ｃ間を一段と効果的に近接させることができる。
【０１４２】
つまり、図８に簡略化して示すステータ１０内（図示しないスロット部内）における隣接するストレート部Ｃ間の距離が、コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２における厚肉領域Ａの厚みに制約されることを防止することができる。よって、厚肉領域Ａの厚みにかかわらず、同一スロット部１１ｃ内における隣接するストレート部Ｃ間を近接させることができ、スロット部１１ｃ内における高占積率を一段と効果的に実現することができる。
【０１４３】
また、スロット部１１ｃの外部においては、図８に示すように、同一スロット部１１ｃに配置される隣接するセグメントコイル１２において、コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２（図示しない）間に効果的に隙間Ｎを設けることができる。よって、スロット部１１ｃの外部においては、導体間距離が増大、或いは電解集中し易い微小ギャップ部が減少して誘電率を効果的に低下させることができ、コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２（図示しない）におけるコロナ放電の発生を効果的に抑制することができる。よって、コロナ放電によってコイルエンド部Ｅの絶縁層Ｚが劣化することを効果的に防止することができ、一段と良好な絶縁性を維持することができるセグメントコイル１２及びステータ１０の製造方法とすることができる。従って、スロット部１１ｃ内における占積率の向上と、特にコイルエンド部Ｅにおける絶縁層Ｚの劣化の防止とを同時に実現することができるセグメントコイル１２及びステータ１０の製造方法とすることができる。
【０１４４】
また、一つのセグメントコイル１２に備える二つの（一対）のコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２において、傾斜部Ｆにおけるコイルの傾斜角度を、端子部Ｔを備えていないコイルエンド部Ｅ１での傾斜角度よりも、端子部Ｔを備えるコイルエンド部Ｅ２での傾斜角度を大きくする構成とすることで端子部Ｔの接合スペースを広くとることができ、接合の作業性を向上させることができる。
【０１４５】
なお、本実施形態においては、ベース絶縁層Ｚ１と付加絶縁層Ｚ２とを同一の絶縁物で形成する構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、ベース絶縁層Ｚ１と付加絶縁層Ｚ２とを異なる絶縁物で形成する構成としてもよい。例えば、ベース絶縁層Ｚ１を、付加絶縁層Ｚ２よりも安価な絶縁物で形成する構成とすることができる。このような構成とすることで、一段と製造コストを抑えることができるセグメントコイル１２とすることができる。
【０１４６】
また、本実施形態においては、図９（ｂ）に示すように、セグメントコイル１２の所定領域において、セグメントコイル１２の全周に付加絶縁層Ｚ２を設ける構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、一対のコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２において、隣接するコイル１２が近接する領域、より具体的には素線Ｒの状態で隣接する素線Ｒ間の距離が数μｍ〜数百μｍ程度となる部分に付加絶縁層Ｚ２を設ける構成とするものであれば、セグメントコイル１２の外周のうち、一部分のみに付加絶縁層Ｚ２を設けるような構成としてもよい。
【０１４７】
また、本実施形態においては、窪み段差部Ｄを設けているコイル片Ｂ１を除く、直線状のコイルからなるコイル片Ｂ２〜Ｂ４にのみ付加絶縁層Ｚ２を設ける構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、付加絶縁層Ｚ２を設ける位置は、異相の隣接セグメントコイル１２が近接する領域に合わせて適宜変更可能である。
但し、前記山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部、又は／及び上記スロットから延出するストレート部分に付加絶縁層Ｚ２を設けることが望ましい。具体的には、山形を形成する曲げ部分、山形の頂部近傍、山形の両裾部（ストレート部から斜辺部たるコイル片Ｂ１〜Ｂ４に移行する傾斜部Ｆにおける下方の屈曲部分）を除く、斜辺部たるコイル片Ｂ２〜Ｂ４、又は／及びスロット部１１ｃから延出するストレート部分に設けることが望ましい。
【０１４８】
つまり、付加絶縁層Ｚ２に亀裂や剥離が生じることを防止するためには、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付加絶縁層Ｚ２を設けるのが好ましい。
例えばコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２を山形に形成した場合、山形を形成する３か所のエッジワイズ曲げ部分、山形の頂部近傍に設けられる段差部Ｄを形成するエッジワイズ曲げ部分、山形の斜辺部（コイル片Ｂ１〜Ｂ４）からスロット部１１ｃ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（傾斜部Ｆにおける下方の屈曲部分）のフラットワイズ曲げ部分では、各コイル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、上記曲げ部分を除く斜辺部（コイル片Ｂ１〜Ｂ４部分）は、各コイルの矩形断面における長辺の２０〜６０倍の曲率半径のフラットワイズ曲げ加工が施される。従って、山形の頂部近傍と両裾部近傍とを除く斜辺部たるコイル片Ｂ２〜Ｂ４、又は／及びスロット部１１ｃから延出するストレート部分に付加絶縁層Ｚ２を形成するのが望ましい。
このような構成とすることで、容易且つ確実に付加絶縁層Ｚ２を形成することができると共に、付加絶縁層Ｚ２に亀裂や剥離が生じて絶縁性が低下することを効果的に防止することができる。
【０１４９】
なお、ここで「エッジワイズ曲げ」とは、コイルの矩形断面における短辺を屈曲させる曲げ方を意味し、「フラットワイズ曲げ」とは、コイルの矩形断面における長辺を屈曲させる曲げ方を意味するものである。
【０１５０】
また、本実施形態においては、二つの（一対の）コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２のそれぞれにおいて、環状コア１１の周方向の対向する位置に傾斜部Ｆを設ける構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではない。
【０１５１】
また、本実施形態においては、一つのセグメントコイル１２に形成される４つの傾斜部Ｆの構成を、セグメントコイル１２の傾斜角度及びセグメントコイル１２の長さが同一なものとする構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、セグメントコイル１２の傾斜角度、セグメントコイル１２の長さをそれぞれ異なるものとしてもよい。
【０１５２】
但し、ステータ１０を形成した場合に、同一スロット部１１ｃ内に配置される隣接するセグメントコイル１２において、傾斜部Ｆにおけるコイルの傾斜角度が、環状コア１１の内周側に配置されるセグメントコイル１２の傾斜角度よりも環状コア１１の外周側に配置されるセグメントコイル１２の傾斜角度が大きく、且つ傾斜部Ｆの長さが、環状コア１１の内周側に配置されるセグメントコイル１２の長さよりも環状コア１１の外周側に配置されるセグメントコイル１２の長さが長くなる構成となることが必要である。
また、コイルエンド部Ｅに傾斜部Ｆを設けない構成としてもよい。
【０１５３】
また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を構成するセグメントコイル１２の数、セグメントコイル１２の形状、厚肉領域Ａの形成位置、環状コア１１の形状、モータ１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。
【０１５４】
また、本実施形態においては、端子部Ｔを設けていない側のコイルエンド部Ｅ１にのみ窪み段差部Ｄを形成する構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、端子部Ｔを設けている側のコイルエンド部Ｅ２にも窪み段差部Ｄを形成する構成としてもよい。
【０１５５】
また、本発明の実施形態においては、コイル体形成工程の後に絶縁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、まずベース絶縁層形成工程を行い、その後にコイル体形成工程を行い、更に、その後に付加絶縁層形成工程を行う構成とすることができる。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。
【０１５６】
次に、図１４〜図１８を参照して、本発明の第２の実施形態に係るセグメントコイルを説明する。
なお、本発明の第２の実施形態に係るセグメントコイルは、以下に述べる付加絶縁層の構成以外は既述したセグメントコイルと同様の構成であることから、セグメントコイルの基本的な構成に関する詳細な説明は省略する。
【０１５７】
図３に示すようなステータ１０の各スロット部１１ｃに装着される代表的な形態のセグメントコイル２０１は、図１４に示すように、上記スロット部１１ｃに収容される一対のストレート部Ｃと、上記スロット部１１ｃ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、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部１１ｃ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１４に示す形態のセグメントコイル２０１について行う。
【０１５８】
一方のコイルエンド部Ｅ１は、所定のスロット部１１ｃ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、スロット部１１ｃ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端子部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。
【０１５９】
図１５及び図１７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素線２０６の上記端子部２０５ａ、２０５ｂを除く外周の全域にベース絶縁層２０７が形成されている。上記ベース絶縁層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。
【０１６０】
図１４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、付加絶縁層２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ、２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄが形成されている。なお、上記付加絶縁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付加絶縁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付加絶縁層が設けられる。
【０１６１】
本実施形態に係る上記付加絶縁層２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ、２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄは、図１７に示すように、上記ベース絶縁層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。上記付加絶縁層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。
【０１６２】
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３に示すステータ１０の径方向最内周側と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〜２０１Ｅのコイルエンド部Ｅ１における山形形状の斜辺部２１０ａ、２１０ｂ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。
【０１６３】
図１５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。
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。
【０１６４】
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付加絶縁層２１２ａ〜２１２ｄが形成されている。
【０１６５】
図１６は、図１５におけるＶIII−ＶIII線に沿う断面図である。図１６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形状をしたコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２の左側斜辺部２１０ａに付加絶縁層２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄが設けられている。上記付加絶縁層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。
【０１６６】
しかも、対接する一方の側のセグメントコイル２０１Ａにのみ付加絶縁層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、付加絶縁層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、付加絶縁層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。
【０１６７】
スロット部１１ｃに収容される部分には、付加絶縁層が形成されることがないため、スロット部１１ｃ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、上記スロット部１１ｃ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。
【０１６８】
一方、ステータの径方向最外側及び径方向最内側に配置されるセグメントコイル２０１Ｂ、２０１Ｅは、上記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。このこめ、ステータ１０におけるセグメントコイルの構成等に応じて、他のセグメントコイルと対接する部分に付加絶縁層を設ければよい。
【０１６９】
また、本実施形態では、上記付加絶縁層を、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付加絶縁層を設けることもできる。これにより、付加絶縁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付加絶縁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。
【０１７０】
また、図１７に示す実施形態では付加絶縁層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１８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１０の径方向内方面及び外方面にのみ、付加絶縁層１１２ａ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、付加絶縁層を設ける領域をさらに削減することが可能となる。
【０１７１】
また、本実施形態では、付加絶縁層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、上記付加絶縁層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。
【０１７２】
また、上記付加絶縁層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。
【０１７３】
上記付加絶縁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、上記付加絶縁層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。
【０１７４】
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付加絶縁層を設けると、付加絶縁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付加絶縁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付加絶縁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付加絶縁層を形成する場合は、曲げ加工を行なわない部分に付加絶縁層を設けるように構成するのが好ましい。
【０１７５】
次に、図１９〜図２１を参照して、本発明の第３の実施形態に係るセグメントコイルを説明する。
なお、本発明の第３の実施形態に係るセグメントコイルは、以下に述べる絶縁層及び半導電層の構成以外は既述したセグメントコイルと同様の構成であることから、セグメントコイルの基本的な構成に関する詳細な説明は省略する。
【０１７６】
図１９に示すように、本実施形態に係るセグメントコイル３０４、３０５は、矩形断面を備える導電性の素線３０８の外周表面に絶縁層３０９を設けて構成される。
さらに、本実施形態では、絶縁層３０９を設けた各セグメントコイル３０４、３０５の上記スロット部１１ｃから延出するコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２の所定領域に半導電層３０６を設けるとともに、近接して配置されるとともに異なる相に属するセグメントコイル３０４、３０５の上記半導電層３０６、３０６を、少なくとも１点Ｐにおいて接触するように構成している。
【０１７７】
図２１に示すように、上記半導電層３０６は、上記接触点を中心として、セグメントコイルの軸線に沿って両方向に、少なくともセグメントコイルの最大断面幅以上の領域に設けられる。たとえば、矩形断面を有するコイルを採用した場合、上記接触点を中心として、矩形断面の対角線長さ以上の領域に、上記半導電層３０６を設けるのが好ましい。また、本本実施形態では、セグメントコイルの最大断面幅以上で、かつ１００ｍｍ以下の範囲に、上記半導電層３０６を設けている。上記半導電層３０６の厚みは特に限定されることはなく、たとえば、５〜１００μｍの厚みで形成することができる。
【０１７８】
また、図２０に示すように、半導電層３０６は、表面抵抗率が、１×１０３〜１×１０９Ω／ｓｑに設定されるとともに、ＰＦＡやＦＥＰ等のフッ素系樹脂に導電材料を配合した熱収縮チューブを、上記接触点Ｖを中心として２００ｍｍの範囲に装着して構成されている。また、半導電性を有するカプトン粘着テープ（米国デュポン社の登録商標）、アラミド不織布（ニッカン工業株式会社、＃５１８３、６５μｍ）等のテープ材を採用できる。
【０１７９】
上記半導電層３０６は、図２０に示すように、１×１０３〜１×１０９Ω／ｓｑの表面抵抗を備えるため、部分放電開始電圧を１０００Ｖ以上に高めることができる。本実施形態では、上記接触点Ｖの前後１００ｍｍの範囲において、各セグメントコイル３０４、３０５の半導電層３０６、３０６が対向させられているとともに、これら半導電層３０６、３０６間の部分放電開始電圧が１０００Ｖ以上となるように設定している。このため、接触点Ｖの近傍における部分放電防止効果を得ることができるように構成している。
【０１８０】
なお、半導電層を２００ｍｍ以上の領域に設ける場合は、確実な効果を得るために、２００ｍｍごとに接触点Ｖを設定するのが好ましい。上記のように半導電層３０６を設定することにより、これら領域において近接するセグメントコイル３０４、３０５間の部分放電開始電圧を１０００Ｖ以上に高めることができる。
【０１８１】
上記半導電層３０６は、従来の部分放電を防止するために設けられる絶縁層に比べて非常に薄く設定することができる。このため、ステータの重量やコストを増加させることなく、部分放電を効果的に防止することができる。
【０１８２】
次に、図２２〜図２６を参照して、本発明の第４の実施形態に係るセグメントコイルを説明する。
なお、本発明の第４の実施形態に係るセグメントコイルは、以下に述べる着色識別部の構成以外は既述したセグメントコイルと同様の構成であることから、セグメントコイルの基本的な構成に関する詳細な説明は省略する。
【０１８３】
図２２に示すように、一連に接続されるセグメントコイルＡ１０〜Ａ５０の各端子部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２４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。
【０１８４】
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の各端子部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。
【０１８５】
上記着色識別部４５１ｂ、４５２ａ、４５２ｂ、４５３ａ、４５３ｂ、４５４ａ、４５４ｂ、４５５ａは、互いに接続される端子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２２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２２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端子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。
【０１８６】
各セグメントコイルの端子部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端子部５０５ａ、５０５ｂを確実に識別して、接続作業を行うことができる。
【０１８７】
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端子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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
また、本実施形態では、各スロット部１１ｃ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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
さらに、本実施形態では、図２４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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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２６に示すように、上記第１の着色識別部と同様に、対応する色彩を有する塗料を、素線４０７に設けられた絶縁層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。
【０１９５】
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、付加絶縁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。
【０１９６】
図２４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の着色識別部を、上記端子部５０５ａ、５０５ｂに着色キャップを設けて構成している。
【０１９７】
上記端子部５０５ａ、５０５ｂは、絶縁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。
【０１９８】
本実施形態に係る着色キャップは、図２５に示すように、接続面５０６ｃを除く表面を覆うよ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。
【０１９９】
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。
なお既述した着色識別部は、前記付加絶縁層形成工程と同時に若しくはその後に、コイル体の表面の所定領域に所定の着色を施す着色識別部形成工程を行うことで形成することができる。
【０２００】
次に、図２７を参照して、本発明の第５の実施形態に係るセグメントコイルを説明する。
なお、本発明の第５の実施形態に係るセグメントコイルは、以下に述べる傾斜領域Ｋの構成以外は既述したセグメントコイルと同様の構成であることから、セグメントコイルの基本的な構成に関する詳細な説明は省略する。
【０２０１】
図２７（ａ）に示すように、一対のコイルエンド部Ｅ１、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２７においては、白抜き矢印で示す方向が径方向外側を示している。
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領域において、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層をステータの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７１２における、環状コアの径方向でのコイルの中心間の距離を意味する。
【０２０２】
上記傾斜領域Ｋは、図２７（ｂ）に一部を示すように、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２７（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。
【０２０３】
また、本実施形態においては、セグメントコイル７１２の絶縁層の厚みを、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の表面にベース絶縁層Ｚ１だけを被覆することで絶縁層を形成する構成としてある。これに対してコイルエンド部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の表面にベース絶縁層Ｚ１を被覆すると共に、上記ベース絶縁層Ｚ１の表面にさらに付加絶縁層Ｚ２を被覆することにより、上記厚肉領域Ａを形成する構成としてある。
なお、ここで「所定領域」とは、コイルエンド部Ｅ１、Ｅ２において、隣接するセグメントコイル７１２の絶縁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２７（ｂ）は説明の便宜上、厚肉領域Ａを誇張して図示している。
【０２０４】
なお、素線Ｒは、銅等、コイルを形成する素線として通常用いられるものであれば、如何なるものを用いてもよい。
【０２０５】
ベース絶縁層Ｚ１の材質としては、ポリアミドイミド、ポリイミド等を用いることができる。また、ベース絶縁層Ｚ１の厚みはコイルターン間の設計電圧に対応した厚みがあればよい。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部１１ｃ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のベース絶縁層Ｚ１は、同一工程で一体的に形成することができる。
【０２０６】
付加絶縁層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。
【０２０７】
また、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、付加絶縁層Ｚ２の厚みは、例えば設計電圧が１０００Ｖの場合は、４０μｍ〜２００μｍ程度とすることが望ましく、より好ましくは８０μｍ〜１２０μｍ程度とすることが望ましい。４０μｍ未満では部分放電による皮膜劣化が発生し、２００μｍを超えるとコイルエンドの線間距離増加による寸法増大を招くからである。
【０２０８】
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のベース絶縁層Ｚ１及びコイルエンド部Ｅ１、Ｅ２の厚肉領域Ａを構成する付加絶縁層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。
【０２０９】
また、既述したコロナ放電は、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、コロナ放電に伴いベース絶縁層Ｚ１、付加絶縁層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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されることはない。今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものでないと考えられるべきである。本願発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０２１３】
本発明はインバータ制御によりスイッチングされた電力をコイルに供給するモータに利用することができる。
【符号の説明】
【０２１４】
１          モータ
２          バッテリー
３          リレー
４          昇圧コンバータ
５          インバータ制御部
６          高圧ケーブル
１０        ステータ
１１        環状コア
１１ａ      コア本体
１１ｂ      ティース部
１１ｃ      スロット部
１１ｄ      端面
１２        セグメントコイル
１２ａ      第１巻回コイル
１２ｂ      第２巻回コイル
１２ｃ      第３巻回コイル
１２ｄ      第４巻回コイル
１２Ｕ      Ｕ相端子
１２ＵＮ    Ｕ相中性点
１２Ｖ      Ｖ相端子
１２ＶＮ    Ｖ相中性点
１２Ｗ      Ｗ相端子
１２ＷＮ    Ｗ相中性点
２１        固定手段
２１ａ      第１固定ピン
２１ｂ      第２固定ピン
２２        押圧手段
２２ａ      第１押圧冶具
２２ｂ      第２押圧冶具
３１        環状コア
３２        セグメントコイル
４１        環状コア
４２        セグメントコイル
２０１      セグメントコイル
２０１Ａ    セグメントコイル
２０１Ｂ    セグメントコイル
２０１Ｃ    セグメントコイル
２０１Ｄ    セグメントコイル
２０１Ｅ    セグメントコイル
２０５ａ    接合用先端部
２０５ｂ    接合用先端部
２０６      素線
２０７      ベース絶縁層
２１０ａ    斜辺部
２１１ａ    斜辺部
２１２ａ    付加絶縁層
２１２ｂ    付加絶縁層
２１２ｃ    付加絶縁層
２１２ｄ    付加絶縁層
２１４ａ    付加絶縁層
２１４ｂ    付加絶縁層
２１４ｃ    付加絶縁層
２１４ｄ    付加絶縁層
２１２ａ    付加絶縁層
３０４      セグメントコイル
３０５      セグメントコイル
３０６      半導電層
３０８      素線
３０９      絶縁層
４０７      素線
４０８      絶縁層
４５１ｂ    第１の着色識別部
４５２ａ    第１の着色識別部
４５２ｂ    第１の着色識別部
４５３ａ    第１の着色識別部
４５３ｂ    第１の着色識別部
４５４ａ    第１の着色識別部
４５４ｂ    第１の着色識別部
４５５ａ    第１の着色識別部
４６５Ａ１  第１の着色識別部
４６５Ｂ１  第１の着色識別部
４６５Ｃ１  第１の着色識別部
４６５Ｄ１  第１の着色識別部
５０５ａ    接合用先端部
５０５ｂ    接合用先端部
５６２ａ    着色キャップ
５６２ｂ    着色キャップ
５７０      第２の着色識別部
７１１      環状コア
７１１ｃ    スロット部
７１１ｄ    端面
７１２      セグメントコイル
Ａ          厚肉領域
Ａ１０      セグメントコイル
Ａ２０      セグメントコイル
Ａ３０      セグメントコイル
Ａ４０      セグメントコイル
Ａ５０      セグメントコイル
Ｂ          コイル体
Ｂ１        コイル片
Ｂ２        コイル片
Ｂ３        コイル片
Ｂ４        コイル片
Ｃ          ストレート部
Ｄ          窪み段差部
Ｄ１        段差部
Ｅ１        コイルエンド部
Ｅ２        コイルエンド部
Ｅ３        コイルエンド部
Ｅ４        コイルエンド部
Ｆ          傾斜部
Ｇ          角度
Ｈ          角度
Ｉ          長さ
Ｊ          隙間
Ｋ          屈曲部
Ｌ          隙間
Ｍ          角度
Ｎ          隙間
Ｐ          長さ
Ｑ          長さ
Ｒ          素線
Ｔ          端子部
Ｖ          接触点
Ｚ          絶縁層
Ｚ１        ベース絶縁層
Ｚ２        付加絶縁層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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