JP2005006364A - 回転電機のｕ字状セグメント順次接合ステータコイルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｕ字状セグメントのコイルインピーダンスを低減し、電気絶縁性を改善可能な回転電機のＵ字状セグメント順次接合ステータコイルおよびその製造方法を提供すること。
【解決手段】Ｕ字状セグメント１００の頭部先端部１０１を頭部斜行部１０２、１０３の展開方向へ所定角度だけ捻る。これにより、頭部側コイルエンドの電気抵抗及び漏れインダクタンスが減少し、電気絶縁性を従来より格段に改善することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機のＵ字状セグメント順次接合型ステータコイルおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステータコアのスロットに挿通された多数のＵ字状セグメント導体を順次接合して形成されたＵ字状セグメント順次接合型ステータコイルが提案、生産されている。たとえば、本出願人が所有する特許文献１は、略Ｕ字形状を有する導体片であるＵ字状セグメントを順次接合して形成されたＵ字状セグメント順次接合型コイルの製造について開示している。このＵ字状セグメント順次接合型ステータコイルの製造は、Ｕ字状セグメントの一対の脚部を回転子の略磁極ピッチだけ互いに離れた一対のスロットに個別に挿通し、スロットから飛び出したＵ字状セグメントの両端部を周方向へ曲げ、各Ｕ字状セグメントの両脚部の先端を順次接合して形成されている。
【０００３】
Ｕ字状セグメントは、製造完了状態において、略Ｕ字状（最終的には略Ｖ字状）の頭部と、この頭部の両端からコアの互いに異なる二つのスロットにコアの軸方向一側から個別に挿入、収容されている部分である一対のスロット導体部と、両スロット導体部の先端からコアの軸方向他側へ飛び出して周方向へ延在する一対の飛び出し端部とに区分される。各飛び出し端部の先端部（端部先端部ともいう）は、一対づつ接合されて、多数のＵ字状セグメントにより一つの相コイルが構成される。
【０００４】
したがって、各Ｕ字状セグメントの頭部はステータコイルの頭部側コイルエンドを構成し、各Ｕ字状セグメントの飛び出し端部はステータコイルの端部側コイルエンドを構成する。Ｕ字状セグメントの上記頭部は、略Ｕ字状の頭部先端部と、この頭部先端部の両端から周方向反対向きかつそれぞれ軸方向に延在する一対の頭部直線部（頭部斜行部ともいう）とからなる。これら頭部直線部はステータコアのスロット内に収容されたスロット導体部の各一端に連なる。Ｕ字状セグメントの上記飛び出し端部は、スロット導体部から周方向かつ軸方向に延在する端部直線部（端部斜行部ともいう）と、端部斜行部から軸方向に曲げられて互いに接合される端部先端部とからなる。
【０００５】
このＵ字状セグメント順次接合型ステータコイルの従来の製造方法の一例について、以下に説明する。
【０００６】
まず、略Ｕ字状のＵ字部と、このＵ字部の両端から互いに平行に延在する一対の直線部とをもつ展開前のＵ字状セグメントである未展開セグメントを製造する。次に、同軸相対回動可能な複数の回動リングを準備し、未展開セグメントの一対の直線部のうちスロット導体部となるべきスロット導体部予定部分を互いに異なる回動リングにより保持しつつ回動リングを所定角度相対回動することによりスロット導体部予定部分を周方向に変位させて頭部斜行部予定部分を周方向に展開して未展開セグメントを半展開セグメントとなす。
【０００７】
次に、半展開セグメントの一対の直線部のうちスロット導体部予定部分と飛び出し端部予定部分とをステータコアのスロットに挿通した後、半展開セグメントの直線部のうちスロットから飛び出した部分である飛び出し端部を周方向に展開して半展開セグメントを展開済みのＵ字状セグメントに変形し、その後、径方向に隣接する一対の飛び出し端部の先端部分同士を接続する。
【０００８】
上記従来の製造方法によれば、すべての未展開セグメントの頭部斜行部予定部分を一斉に必要な周方向ピッチだけ正確に展開（捻る）ことができる利点がある。
【０００９】
その他、上記展開済みのＵ字状セグメントをプレス成形などにより個別に製作することも当然可能である。
【００１０】
【特許文献１】特許第３１１８８３７号
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のＵ字状セグメント順次接合型ステータコイルでは、以下に説明する問題があった。
【００１２】
この問題を図２１を参照して説明する。なお、この図は、不図示のステータコアに挿通された一本のＵ字状セグメントの頭部をステータコアの軸方向にみた展開図であり、紙面左右方向は周方向を示し、紙面上下方向は径方向を示している。１００は頭部展開済みのＵ字状セグメント、１０１はその略Ｕ字状の頭部先端部、１０２、１０３はその頭部斜行部、１０４、１０５はそのスロット導体部である。Ｕ字状セグメント１００の二本のスロット導体部１０４、１０５は、周方向に略１磁極ピッチ（電気角π）離れた二つのスロットの互いに異なる導体収容位置に収容される。この図では、スロット導体部１０４は径方向最内側（一番目）の導体収容位置に、スロット導体部１０５は径方向最外側（四番目）の導体収容位置に収容され、大曲セグメントとも呼ばれる。同様に、この図では示さないが、一対のスロット導体部が互いに略磁極ピッチ離れた二つのスロットの略二番目の導体収容位置と三番目の導体収容位置に収容される小曲セグメントも用いられる。この種のあるいはその他のセグメント構造自体はもはや公知となっているので、これ以上の説明は省略する。
【００１３】
図２１において、軸方向にみると、略Ｕ字状の頭部先端部１０１は径方向に延在し、頭部斜行部１０２、１０３は、周方向に延在することがわかる。これは主として、頭部斜行部１０２、１０３の展開に際して、略Ｕ字状の頭部先端部１０１を周方向両側から爪により挟持し、略Ｕ字状の頭部先端部１０１の周方向位置を保持することにより、頭部斜行部１０２、１０３のそれぞれの展開角度がばらつかないようにするためである。
【００１４】
しかし、このように形成されたＵ字状セグメント１００は、図２１に示されるように、軸方向にみてクランク状に屈曲しているために、延長距離が長くなりその分だけ、頭部側コイルエンドの電気抵抗及び漏れインダクタンスが増大し、更に使用銅量が増大するという問題があった。そのうえ、略Ｕ字状の頭部先端部１０１と頭部斜行部１０２、１０３との境界部である肩部１０６、１０７において、セグメントの曲率半径が非常に小さくなるため、展開工程などにおいて絶縁樹脂被膜に大きなストレスが掛かり、この部分の電気絶縁性が低下する可能性が生じた。
【００１５】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、Ｕ字状セグメントのコイルインピーダンスを低減し、電気絶縁性を改善可能な回転電機のＵ字状セグメント順次接合ステータコイルおよびその製造方法を提供することをその目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、径方向へ順番に並んだ偶数個の導体収容位置を有するステータコアのスロットに収容され、順次接続されてＭ（Ｍは３以上の整数）相電機子コイルの相コイルの１ターンを構成する多数のＵ字状セグメントを有し、
前記Ｕ字状セグメントは、周方向に互いに所定ピッチ離れた一対の前記スロットの互いに異なる導体収容位置に個別に収容される一対のスロット導体部と、前記両スロット導体部から前記ステータコアの一端側へ突出して頭部側コイルエンドを構成する頭部と、前記両スロット導体部から前記ステータコアの他端側へ突出して端部側コイルエンドを構成する一対の飛び出し端部とを有し、前記頭部は、略Ｕ字状の頭部先端部と、前記頭部先端部の両端から周方向かつ軸方向へ延在して前記一対のスロット導体部に個別に連なる一対の頭部斜行部とからなり、前記飛び出し端部は、前記一対のスロットから周方向かつ軸方向へ延在する一対の端部斜行部と、前記端部斜行部の先端に形成されて異なる前記Ｕ字状セグメントの前記端部斜行部の先端に接合される端部先端部とからなる回転電機のＵ字状セグメント順次接合ステータコイルにおいて、
前記略Ｕ字状の頭部先端部は、径方向を基準として所定の頭部先端部斜角だけ前記頭部斜行部の展開方向へ傾斜していることを特徴としている。
【００１７】
このようにすれば、Ｕ字状セグメントの略Ｕ字状の頭部先端部は、周方向に倒れることにより斜めに配置されることになり、その延長距離が短縮されて頭部側コイルエンドの電気抵抗及び漏れインダクタンスが減少する。更に使用銅量を低減することができるとともに、略Ｕ字状の頭部先端部と頭部斜行部との境界部である肩部における曲率半径が大きくなって、展開工程などにおいて絶縁樹脂被膜に大きなストレスが掛かることがなく、この部分の電気絶縁性を従来より格段に改善することができる。
【００１８】
上記頭部先端部斜角をθ（径方向は０度）、Ｕ字状セグメントの一対のスロット導体部間の径方向間隔（ここでいう径方向とはステータコアの径方向を言う）をＤ、略Ｕ字状の頭部先端部の周方向幅（ここでいう周方向とはステータコアの周方向を言う）をＷ、とする場合に、ｔａｎθ＝Ｗ／Ｄとなる。θは４〜３０度の範囲にすることが好適である。
【００１９】
なお、略Ｕ字状の頭部先端部が頭部先端部斜角θだけ周方向へ倒れる分、頭部斜行部の周方向展開長さは短縮されて、頭部全体としての周方向展開長さは略１磁極ピッチとされるべきである。
【００２０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の回転電機のＵ字状セグメント順次接合ステータコイルの製造方法であって、前記Ｕ字状セグメントの前記略Ｕ字状の頭部先端部を前記ステータコアの周方向に前記頭部先端部斜角だけ傾斜させた後、前記頭部斜行部予定部分と前記スロット導体部予定部分と前記飛び出し端部予定部分とを含む前記Ｕ字状セグメントの一対の脚部のうち前記スロット導体部予定部分と前記飛び出し端部予定部分とを前記スロットに挿通し、前記スロット導体部予定部分を前記スロットに収容して前記スロット導体部となし、前記飛び出し端部予定部分を前記スロットから飛び出させて前記飛び出し端部となすことを特徴としている。このようにすれば、少なくともＵ字状セグメントをステータコアのスロットに挿通する以前に略Ｕ字状の頭部先端部を周方向へ頭部先端部斜角だけ倒すため、製造工程を簡素化することができる。
【００２１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の回転電機のＵ字状セグメント順次接合ステータコイルの製造方法において更に、略Ｕ字状のＵ字部と、前記Ｕ字部の両端から互いに平行に延在する一対の直線部とをもつ展開前のＵ字状セグメントである未展開セグメントを製造する未展開セグメント製造工程と、同軸相対回動可能な複数の回動リングを準備し、前記未展開セグメントの前記一対の直線部のうち前記スロット導体部となるべきスロット導体部予定部分を互いに異なる前記回動リングにより保持しつつ前記回動リングを所定角度相対回動することにより前記スロット導体部予定部分を周方向に変位させて前記頭部斜行部予定部分を周方向に展開して前記未展開セグメントを半展開セグメントとなす頭部展開工程と、前記半展開セグメントの前記一対の直線部のうち前記スロット導体部予定部分と前記飛び出し端部予定部分とを前記ステータコアの前記スロットに挿通した後、前記半展開セグメントの前記直線部のうち前記スロットから飛び出した部分である飛び出し端部を周方向に展開して前記半展開セグメントを展開済みのＵ字状セグメントに変形し、その後、径方向に隣接する一対の前記飛び出し端部の先端部分同士を接続する飛び出し端部展開接続工程と、前記頭部展開工程の前、又は、前記頭部展開工程と同時に、前記頭部先端部を前記頭部先端部斜角だけ予捻りする頭部先端部予捻り工程とを実施することを特徴としている。
【００２２】
このようにすれば、優れたＵ字状セグメント製造技術である相対回動リングを用いた従来のＵ字状セグメントの頭部斜行部の一斉展開技術を採用することができるので、製造工程の複雑化を抑止しつつ、上記作用効果を奏することができる。また、頭部斜行部の周方向捻り量（展開量）を減らすことができる。
【００２３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の回転電機のＵ字状セグメント順次接合ステータコイルの製造方法において更に、前記頭部先端部予捻り工程を前記頭部展開工程の開始前に完了することを特徴とする。このようにすれば、頭部斜行部の捻りよりも大きな力を必要とする略Ｕ字状の頭部先端部の捻りを頭部斜行部の捻りとは独立に実施することができるので、略Ｕ字状の頭部先端部の捻りを頭部斜行部の捻り（展開）とともに実施するのに比較して作業が容易となる。
【００２４】
（他の態様）
頭部先端部に捻りを与える具体的な製造方法としては、たとえば以下の実施例に記載するように公知である種々の機械的捻り技術を採用することができる。頭部先端部の捻り（すなわち、上記でいう予捻り工程）は、頭部斜行部の捻り（すなわち、上記でいう頭部展開工程）とともに実施してもよく、この場合には、同一の捻り装置を用いることもできるため、製造作業が簡素となる。予捻り工程と頭部展開工程とは同時になされてもよく、あるいは、予捻り工程を完了した後、頭部展開工程を実施してもよく、さらには頭部展開工程を完了した後、予捻り工程を実施してもよい。予捻り工程はプレス成形技術などによりセグメントごとに頭部展開工程前に実施してもよく、公知の頭部展開工程用の相対回動リングを用いて行ってもよく、あるいはこの頭部展開工程用の相対回動リング装置と一体あるいは別体の予捻り工程専用の捻り装置を用いて一斉に実施してもよい。また、略Ｕ字状の頭部先端部の捻りに際して、頭部斜行部を保持して略Ｕ字状の頭部先端部を捻ってもよく、その他、略Ｕ字状の頭部先端部の中心部分を固定して一対の頭部斜行部の先端を互いに逆方向へ展開してもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明のＵ字状セグメント順次接合型ステータコイルを有する高電圧車両用回転電機の例を図に示す各実施形態に基づいて説明する。図１は車両の走行動力発生用の走行モータとして使用されるこの回転電機の軸方向断面図である。ただし、ステータコイルのコイルエンド部分は模式図示されている。図２はステータコイルの一部をなすＵ字状セグメントの斜視図、図３はスロット内におけるＵ字状セグメントの収容状態を示す部分断面図である。
（全体構成の説明）
図１において、走行モータは、ステータコア１、ロータ２、ステータコイル３、ハウジング４、回転軸７を有している。ステータコア１は、ハウジング４の周壁内周面に固定され、ステータコイル３はステータコア１の各スロットに巻装されている。ロータ２は、ハウジング４に回転自在に支持された回転軸７に固定されたＩＰＭ型ロータであり、ステータコア１の径内側に配置されている。ステータコイル３は三相電機子巻線であって、外部の約３００Ｖのバッテリから給電される三相インバータから給電されている。
【００２６】
この走行モータは、二次電池車又は燃料電池車又はハイブリッド車の走行動力を発生する永久磁石型三相ブラシレスＤＣモータ（同期モータ）であるが、ロータ構造としては、公知の種々の形式に置換可能である。このような種々の形式の同期機自体は周知であるので説明を省略する。
（ステータコイル３の説明）
ステータコイル３は、図２に示す所定数のＵ字状セグメント（Ｕ字状セグメントセットとも言う）３３をステータコア１の一側からステータコア１の各スロットに挿通し、スロットから各Ｕ字状セグメント３３の飛び出し端部をステータコア１の他側に必要長さだけ突出させ、各Ｕ字状セグメント３３の飛び出し端部を周方向に略電気角π／２だけそれぞれ捻り、各Ｕ字状セグメント３３の飛び出し端部の先端部（接合部あるいは端部先端部）を所定の組み合わせで溶接して構成されている。Ｕ字状セグメント３３は、溶接部分すなわち上記飛び出し端部の先端部（端部先端部）を除いて樹脂皮膜で被覆された長板Ｕ字形状を有している。この種のＵ字状セグメント順次接合型のステータコイル自体は、上述したようにもはや公知となっている。
【００２７】
Ｕ字状セグメント３３の詳細を更に詳しく説明する。
【００２８】
一つのＵ字状セグメント３３は、略Ｖ字状の頭部と、この頭部の両端から直線的に伸びてスロットに収容されている一対のスロット導体部と、両スロット導体部の先端からそれぞれ伸びる一対の飛び出し端部とをそれぞれ有する一つの大Ｕ字状セグメント３３１と一つの小Ｕ字状セグメント３３２とからなるセグメントセットである。ステータコイル３は、ステータコア１の一側に全体としてリング状に存在する第一のコイルエンド部（頭部側コイルエンド）３１１と、ステータコア１の他側に全体としてリング状に存在する第二のコイルエンド（端部側コイルエンド）部３１２と、スロット内に存在するスロット導体部とに区分される。つまり、図１において、頭部側コイルエンド３１１は各Ｕ字状セグメント３３の上記頭部により構成され、端部側コイルエンド３１２は各Ｕ字状セグメント３３の上記飛び出し端部により構成されている。
【００２９】
図１において、４セットのＵ字状セグメントセット３３が径方向へ順番に挿通されている。３３０１は最も径方向内側のＵ字状セグメントセット群Ｓ１の一つのＵ字状セグメントセット３３の頭部、３３０２は径方向内側から数えて２番目のＵ字状セグメントセット群Ｓ２の一つのＵ字状セグメントセット３３の頭部、３３０３は径方向内側から数えて３番目のＵ字状セグメントセット群Ｓ３の一つのＵ字状セグメントセット３３の頭部、３３０２は最も径方向外側のＵ字状セグメントセット群Ｓ３の一つのＵ字状セグメントセット３３の頭部であり、径方向へ順番に４個並んだ頭部は、前述した頭部側コイルエンド３１１を構成している。ただし、図１では、図示簡単化のために端部側コイルエンド３１２は２つのＵ字状セグメントセット群の径方向へ並んだ合計８本（４対）の飛び出し端部しか図示していない。
（Ｕ字状セグメント３３の説明）
Ｕ字状セグメント３３を図２を参照して説明する。
【００３０】
Ｕ字状セグメント３３は、大きい大Ｕ字状セグメント（大回りＵ字状セグメントあるいは大曲セグメントともいう）３３１と、小さい小Ｕ字状セグメント（小回りＵ字状セグメントあるいは小曲セグメントともいう）３３２とを有している。この大Ｕ字状セグメント３３１とこの大Ｕ字状セグメント３３１が囲む小Ｕ字状セグメント３３２とをＵ字状セグメントセット３３と称する。
【００３１】
大Ｕ字状セグメント３３１において、３３１ａ、３３１ｂはスロット導体部、３３１ｃは頭部、３３１ｆ、３３１ｇは飛び出し端部である。飛び出し端部３３１ｆ、３３１ｇの先端部３３１ｄ、３３１ｅは接合部分であるので端部先端部又は接合部とも称する。スロット導体部３３１ａを最内層のスロット導体部と称し、スロット導体部３３１ｂを最外層のスロット導体部と称する。
【００３２】
小Ｕ字状セグメント３３２において、３３２ａ、３３２ｂはスロット導体部、３３２ｃは頭部、３３２ｆ、３３２ｇは飛び出し端部である。飛び出し端部３３２ｆ、３３２ｇの先端部３３２ｄ、３３２ｅは接合部分であるので端部先端部又は接合部とも称する。スロット導体部３３２ａを中内層のスロット導体部と称し、スロット導体部３３２ｂを中外層のスロット導体部と称する。
【００３３】
符号’は、図示しない大Ｕ字状セグメント又は小Ｕ字状セグメントの符号’がない部分と同じ部分を示す。したがって、図２では、互いに径方向に隣接する接合部３３１ｄと接合部３３２ｄ’とが溶接され、互いに径方向に隣接する接合部３３２ｄと接合部３３１ｄ’とが溶接され、互いに径方向に隣接する接合部３３２ｅと接合部３３１ｅ’とが溶接されている。
【００３４】
図２では、最内層のスロット導体部３３１ａと中内層のスロット導体部３３２ａが、ロータコア７１の所定のスロットに収容される場合、同一のＵ字状セグメント３３１、３３２の最外層のスロット導体部３３１ｂと中外層のスロット導体部３３２ｂはこの所定のスロットから略所定奇数磁極ピッチＴ（たとえば１磁極ピッチ（電気角度π））離れたスロットに収容される。小Ｕ字状セグメント３３２の頭部３３２ｃは大Ｕ字状セグメント３３１の頭部３３１ｃに囲まれるようにして配置されている。
（スロット内のＵ字状セグメントセット配置）
スロットのＵ字状セグメントセットの配置状態を図３に示す。
【００３５】
３５はスロットである。スロット３５には径方向へ１６個の導体収容位置Ｐ１〜Ｐ１６が設定され、各導体収容位置Ｐ１〜Ｐ１６にはそれぞれ１個のスロット導体部が収容されている。各スロット３５は、４セットのＵ字状セグメントセット群Ｓ１〜Ｓ４が径方向へ順番に収容し、導体収容位置Ｐ１〜Ｐ４はＵ字状セグメントセット群Ｓ１を、導体収容位置Ｐ４〜Ｐ８はＵ字状セグメントセット群Ｓ２を、導体収容位置Ｐ９〜Ｐ１２はＵ字状セグメントセット群Ｓ３を、導体収容位置Ｐ１３〜Ｐ１６はＵ字状セグメントセット群Ｓ４を収容している。各Ｕ字状セグメントセット群Ｓ１〜Ｓ４はそれぞれ周方向へ配列された多数のＵ字状セグメント３３からなる。
【００３６】
この最も内側のＵ字状セグメントセット群Ｓ１を一例として詳しく説明すると、最内層のスロット導体部３３１ａはステータコア３２のスロット３５の径方向最内側に配置され、以下、径方向外側へ順に、中内層のスロット導体部３３２ａ、中外層のスロット導体部３３２ｂ’、最外層のスロット導体部３３１ｂ’の順に配置され、結局、各スロット３５は４本のスロット導体部を４層１列に収容する。図３において、スロット導体部３３２ｂ’、３３２ｂ’は、スロット導体部３３２ａ、３３１ａをもつ大Ｕ字状セグメント３３１、小Ｕ字状セグメント３３２とは異なる大Ｕ字状セグメント３３１、小Ｕ字状セグメント３３２に属している。他のＵ字状セグメントセットＳ２〜Ｓ４も上記と同様の配置、構成を持つことは言うまでもない。大Ｕ字状セグメント３３１と小Ｕ字状セグメント３３２とからなるＵ字状セグメント（Ｕ字状セグメントセット）３３をスロット３５に挿通する状態を図４に示す。
（三相ステータコイルの構成の説明）
径方向に４セット配列されたＵ字状セグメントセット群Ｓ１〜Ｓ４による三相ステータコイルの接続を図５を参照して以下に説明する。図５はＵ相の相コイルを示す。
【００３７】
１磁極ピッチ当たり９スロット（同相３スロット、３相）、極数１２、スロット数１０８とされる。隣接３スロットは、同相の相電圧が印加される同相スロット群を構成している。１スロットには上記したように１６個の導体収容位置Ｐ１〜Ｐ１６が径方向に形成され、各導体収容位置には１つのスロット導体部が収容される。
【００３８】
各スロットの径方向最内側から数えて１〜４番目の４つの導体収容位置Ｐ１〜Ｐ４に収容されるＵ字状セグメントセット群Ｓ１は、波巻きなどにより接続されて第１の部分相コイルを各相当たり３個形成する。図５に示すＵ１１、Ｕ２１、Ｕ３１はこの第１の部分相コイルである。部分相コイルＵ１１、Ｕ１２、Ｕ１３は、隣接する同相スロット群を構成する３つスロットのうち互いに異なるスロットに収容される。
【００３９】
各スロットの径方向最内側から数えて５〜８番目の４つの導体収容位置Ｐ５〜Ｐ８に収容されるＵ字状セグメントセット群Ｓ２は、波巻きなどにより接続されて第２の部分相コイルを各相当たり３個形成する。図５に示すＵ１２、Ｕ２２、Ｕ３２はこの第２の部分相コイルである。部分相コイルＵ１２、Ｕ２２、Ｕ３２は、隣接する同相スロット群を構成する３つスロットのうち互いに異なるスロットに収容される。
【００４０】
各スロットの径方向最内側から数えて９〜１２番目の４つの導体収容位置Ｐ９〜Ｐ１２に収容されるＵ字状セグメントセット群Ｓ３は、波巻きなどにより接続されて第３の部分相コイルを各相当たり３個形成する。図５に示すＵ１３、Ｕ２３、Ｕ３３はこの第３の部分相コイルである。部分相コイルＵ１３、Ｕ２３、Ｕ３３は、隣接する同相スロット群を構成する３つスロットのうち互いに異なるスロットに収容される。
【００４１】
各スロットの径方向最内側から数えて１３〜１６番目の４つの導体収容位置Ｐ１３〜Ｐ１６に収容されるＵ字状セグメントセット群Ｓ４は、波巻きなどにより接続されて第４部分相コイルを各相当たり３個形成する。図５に示すＵ１４、Ｕ２４、Ｕ３４はこの第３の部分相コイルである。部分相コイルＵ１４、Ｕ２４、Ｕ３４は、隣接する同相スロット群を構成する３つスロットのうち互いに異なるスロットに収容される。
【００４２】
また、部分相コイルＵ１１、Ｕ１２、Ｕ１３、Ｕ１４は、同相スロット群をなす隣接３スロットのうちの周方向一方側から数えて最初のスロットに収容され、部分相コイルＵ２１、Ｕ２２、Ｕ２３、Ｕ２４は、同相スロット群をなす隣接３スロットのうちの周方向一方側から数えて中央のスロットに収容され、部分相コイルＵ３１、Ｕ３２、Ｕ３３、Ｕ３４は、同相スロット群をなす隣接３スロットのうちの周方向一方側から数えて最後のスロットに収容される。
【００４３】
部分相コイルＵ１１、Ｕ１２、Ｕ１３、Ｕ１４は、隣接する部分相コイル同士が順番に接続されて直列相コイル回路Ｕ１を形成し、部分相コイルＵ２１、Ｕ２２、Ｕ２３、Ｕ２４は、隣接する部分相コイル同士が順番に接続されて直列相コイル回路Ｕ２を形成し、部分相コイルＵ３１、Ｕ３２、Ｕ３３、Ｕ３４は、隣接する部分相コイル同士が順番に接続されて直列相コイル回路Ｕ３を形成する。これらの径方向に隣接する部分相コイル同士の接続は、従来より公知であるように径方向に隣接する２つの部分相コイルの空きの導体収容位置の一つ同士に異形のＵ字状Ｕ字状セグメントを挿入して接続される。
【００４４】
たとえば、部分相コイルＵ１２は、通常のＵ字状セグメント（好ましくは大回りＵ字状セグメント）を一つ抜くことによりできた一対の空きの導体収容位置の一つと、同様に部分相コイルＵ１３に形成された空きの導体収容位置の一つとにこの異形のＵ字状のＵ字状セグメントを挿入して、部分相コイルＵ１２、Ｕ１３を接続することができる。
【００４５】
また、部分相コイルＵ１２の残りの一つの空きの導体収容位置と、同様に部分相コイルＵ１１に形成された空きの導体収容位置の一つとにこの異形のＵ字状のＵ字状セグメントを挿入して、部分相コイルＵ１２、Ｕ１３を接続することができる。
【００４６】
部分相コイルＵ１１の残る一つの空きの導体収容位置には中性点用（引き出し端子用でも良い）の異形Ｕ字状セグメントが挿入され、同様に、部分相コイルＵ１４の残る一つの空きの導体収容位置には引き出し端子用（中性点用でも良い）の異形Ｕ字状セグメントが挿入される。直列相コイル回路Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３は、両端同士が接続されて並列接続され、Ｕ相の相コイルを形成する。
【００４７】
以下、通常のＵ字状セグメント順次接合ステータコイルの標準製造プロセスをまず最初に説明し、その後、この実施例特有の製造工程を説明する。
（標準の頭部捻り工程（頭部展開工程））
まず、必要本数の小Ｕ字状セグメント３３２と大Ｕ字状セグメント３３１との展開前の形状をもつ２種類の松葉状Ｕ字状セグメント（未展開セグメント）を準備する。これらの松葉状Ｕ字状セグメントの両脚部は、互いに略隣接して直線状に延在しており、その頭部は鋭く屈曲している。次に、松葉状Ｕ字状セグメントをＵ字状セグメントに加工してＵ字状セグメントの一対のスロット導体部を周方向へ互いに略磁極ピッチ離れさせるともに必要数のＵ字状セグメントをステータコアの各スロットに同時挿通できるようにそれらを空間配置（周方向へ整列）させる工程が次のように行われる。
【００４８】
この頭部捻り工程を図６、図７を参照して以下に説明する。
【００４９】
この頭部捻り工程におけるＵ字状セグメントの回動リング挿入前の状態を図６に示す。図６において、１０は頭部捻り装置、１１は小リング、１２は大リングであり、両リング１１、１２は相対回転可能に同軸配置されている。大リング１１にはそれぞれ径方向へ並んだ一対の孔１２１、１２２が周方向所定ピッチで設けられ、小リング１２には孔１２１、１２２と周方向等ピッチで径方向へ並んだ一対の孔１１１、１１２が設けられている。各孔は有底の凹部すなわち穴であってもよい。孔１１１〜１１４は径方向へ一列に並んでいる。大回りＵ字状セグメント（大Ｕ字状セグメント）３３１の両スロット導体部を、最も内側の孔１１１と最も外側の孔１２２に挿入し、小回りＵ字状セグメント（小Ｕ字状セグメント）３３２の両スロット導体部は、最も内側の孔１１１の外側の孔１１２と、最も外側の孔１２２の内側の孔１２１とに挿入する。
【００５０】
図７は、すべての大Ｕ字状セグメント３３１とすべての小Ｕ字状セグメント３３２とを小リング１１と大リング１２との孔１１１、１１２、１２１、１２２に嵌挿した状態を示す。図７において、１６は小リング１１と大リング１２の軸方向上方に配置された頭部押さえプレートである。頭部押さえプレート１６の下端面には、同一周方向位置の大Ｕ字状セグメント３３１の頭部の頂部と小Ｕ字状セグメント３３２の頭部の頂部とのペアを、周方向両側から挟む一対の爪部（一つのみ図示）１６０を有している。すなわち、各Ｕ字状セグメント３３を孔１１１、１１２、１２１、１２２に挿入した後、押さえプレート１６が降下して、各対の爪部１６０が、周方向同位置の大Ｕ字状セグメント３３１の頭部の頂部と小Ｕ字状セグメント３３２の頭部の頂部とを周方向両側から挟む。
【００５１】
なお、爪部１６０のセグメントに接する面は、径方向及び軸方向に延在しており、爪部１６０の径方向幅は、小Ｕ字状セグメント３３２の２つのスロット導体部間の間隔よりも小さく形成されている。したがって、爪部１６０は、頭部押さえプレート１６の下面から軸方向下向きに突出する板状突起となっている。
【００５２】
その後、大リング１２及び小リング１１とを、静止するこの頭部押さえプレート１６に対して半磁極ピッチだけ互いに逆方向に回動する。これにより、すべてのＵ字状セグメント３３の二本の脚部は周方向１磁極ピッチだけ周方向に展開される。リング１１、１２の回動時に、Ｕ字状セグメント３３の頭部の頂部はリング１１、１２の回動とともにリング１１、１２にむけて軸方向下向き（リング１１、１２向き）に変位するので、頭部押さえプレート１６をそれに合わせて軸方向に変位させる。１７は、大Ｕ字状セグメント３３１、小Ｕ字状セグメント３３２が深く落下しないように規制する規制プレートである。規制プレート１７を、径方向外側の２つの脚部が載置される外側規制プレートと、径方向内側の２つの脚部が載置される内側規制プレートとに分割し、この内側規制プレートをリング１１に固定してリング１１と一体に回動させ、この外側規制プレートをリング１２に固定してリング１２と一体に回動させてもよい。
【００５３】
次に、頭部押さえプレート１６により各Ｕ字状セグメント３３を保持したまま、小リング１１と大リング１２とを各Ｕ字状セグメント３３から離脱させる。
【００５４】
このようにして頭部展開がなされた大Ｕ字状セグメント３３１を軸方向頭部側からみた場合の形状を図２１に示す。これは既に従来のセグメント頭部形状として説明した通りである。
（標準の端部挿入工程）
次に、小回り状のＵ字状Ｕ字状セグメント３３２を上記両穴付きリングから抜き出して、図４に一部示すようにステータコア１のスロット３５の中内層位置（径方向内側から数えて２番目の位置）及び中外層位置（径方向内側から数えて３番目の位置）に挿通し、大回り状のＵ字状Ｕ字状セグメント３３１を上記両穴付きリングから抜き出して、ステータコア１のスロット３５の最内層位置（径方向内側から数えて１番目の位置）及び最外層位置（径方向内側から数えて４番目の位置）に挿通する。この時、上記頭部押さえプレート１６で各Ｕ字状セグメントがばらけないように保持することにより、各Ｕ字状セグメントを一挙に各スロット３５に挿通することができる。その後、この頭部押さえプレート１６は取り外される。なお、同様にして他のセグメントセット３３もステータコア１のスロット３５の他の導体収容位置に挿通される。
【００５５】
なお、上記した小回り状のＵ字状Ｕ字状セグメント３３２、大回り状のＵ字状Ｕ字状セグメント３３１のステータコアのスロット３５へ挿通するまでの工程は上記に限られるものではなく、上記した他に種々採用することができる。
（標準の端部捻り工程）
上記のようにスロットに挿通されたＵ字状セグメント３３の端部の捻り成形工程を以下に説明する。
【００５６】
この実施例では、大Ｕ字状セグメント３３１の最外層スロット導体部３３１ｂに連なる端部３３１ｇ（外層側端部ともいう）は周方向一方側に捻られ、大Ｕ字状セグメント３３１の最内層スロット導体部３３１ａに連なる端部３３１ｆ（内層側端部ともいう）は周方向他方側に捻られている。小Ｕ字状セグメント３３２の中内層のスロット導体部３３２ａに連なる端部３３２ｆ（内層側端部ともいう）は周方向一方側に捻られ、小Ｕ字状セグメント３３２の中外層のスロット導体部３３２ｂに連なる端部３３２ｇ（外層側端部ともいう）は周方向他方側に捻られている。導体部３３１ｆと３３２ｆとの周方向捻り量の合計は１磁極ピッチとされ、導体部３３１ｇと３３２ｇとの周方向捻り量の合計は１磁極ピッチとされている。
【００５７】
上記した大Ｕ字状セグメント３３１および小Ｕ字状セグメント３３２からなるＵ字状セグメントセットの捻り加工を図８、図９を参照して更に詳しく説明する。図８はステータコイル捻り装置５の模式縦断面図、図９は図８におけるＡーＡ断面矢視図である。
【００５８】
まず、ステータコイル捻り装置５の構成を説明する。
【００５９】
ステータコイル捻り装置５は、ステータコア１の外周部を受けるワーク受け５１、ステータコア３２の径方向の動きを規制して保持するクランパ５２、ステータコア３２の浮き上がりを防止するワーク押さえ５３、ステータコア３２の一端から出たＵ字状セグメント３３の飛び出し脚部を捻るための捻り整形部５４、捻り整形部５４を軸方向に駆動するための昇降用シャフト５４ａ、捻り整形部５４を周方向に回転駆動する回転駆動機構５４１ａ〜５４４ａ、昇降用シャフト５４ａを軸方向に移動するための昇降駆動機構５４ｂ、及び、回転駆動機構５４１ａ〜５４４ａと昇降駆動機構５４ｂとを制御するコントローラ５５を備えている。
【００６０】
捻り整形部５４は、同心状に配置された４つの円筒状の捻り治具５４１〜５４４がそれらの先端面を揃えて配置されている。各捻り治具５４１〜５４４は回転駆動機構５４１ａ〜５４４ａにより独立に回転可能とされ、かつ、昇降駆動機構５４ｂにより昇降用シャフト５４ａを昇降することにより同時に昇降可能となっている。
【００６１】
図９に示されているように、捻り治具５４１〜５４４の先端面には、挿入されたＵ字状セグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇの各先端（接合部）を保持するＵ字状セグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂが穿設されている。このＵ字状セグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂは、ステータコア１のスロット３５の総数に等しい数だけ各捻り治具５４１〜５４４の周方向に並べて形成されている。
【００６２】
Ｕ字状セグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂは、図９に示すように、互いに径方向に隣接するＵ字状セグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂ同士の連通を防止するための隔壁５４１ｃ〜５４４ｃ、５４２ｄ、５４３ｄが設けられている。隔壁５４１ｃ〜５４４ｃ、５４２ｄ、５４３ｄの厚みは、径方向外側から数えて１層目と２層目との間の隔壁５４１ｃ、５４２ｃで形成される間隔ｄ１及び３層目と４層目の間の隔壁５４３ｃ、５４４ｃで形成される間隔ｄ３よりも、２層目と３層目との間の隔壁５４２ｄ、５４３ｄで形成される間隔ｄ２の方が大きくなるように設定されている。
【００６３】
次に、ステータコイル捻り装置５の作動を説明する。
【００６４】
スロット３５内にＵ字状セグメント３３が配置されたステータコア３２をワーク受け５１にセットする。次に、ステータコア３２の外周部をクランパ５２に固定する。その後、ワーク押さえ５３でステータコア３２の上部及び大Ｕ字状セグメント３３１の頭部３３１ｃを押さえることにより、ステータコア３２及びＵ字状セグメント３３の上下方向の動きを規制する。
【００６５】
Ｕ字状セグメント３３が配置されたステータコア３２をクランパ５２及びワーク受け５３により固定した後、昇降用シャフト５４ａによって捻り整形部５４を上昇させ、各捻り治具５４１〜５４４に形成されたＵ字状セグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂにＵ字状セグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇを挿入する。
【００６６】
Ｕ字状セグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂにはＵ字状セグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇの先端すなわち後に接合部となる部分だけが挿入可能となっている。Ｕ字状セグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇはテーパ状に形成されているため、Ｕ字状セグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂにスムーズに挿入されることができる。
【００６７】
Ｕ字状セグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇを捻り整形部５４のＵ字状セグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂに挿入した後、捻り整形部５４は、回転駆動機構５４１ａ〜５４４ａおよび昇降駆動機構５４ｂにより回動され、昇降される。
【００６８】
次に、捻り整形部５４の回転について説明する。
【００６９】
捻り治具５４１および治具５４３を時計回り方向に第一の角度だけ回転させ、捻り治具５４２および捻り治具５４４を反時計回り方向に第二の角度だけ回転させる。この時、第一の角度と第二の角度の大きさは等しくなくてもよく、両者の合計が必要なスロットピッチとなればよい。
【００７０】
その後、Ｕ字状セグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇのうちスロット３５の出口からＵ字状セグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂの入口までの部分の長さを一定に保つように、昇降駆動機構５４ｂおよび回転駆動機構５４１ａ〜５４４ａを制御しながら捻り整形部５４を回転しながら上昇させる。この時、Ｕ字状セグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇは円弧状の軌跡を描くように回転しながら上昇することが好ましい。この円弧状の軌跡を描く捻りは、スプリングバックによるＵ字状セグメント３３の変形を防止するため、半磁極ピッチ（Ｔ／２）に相当する角度を所定量超えた角度まで行われることが好ましい。
【００７１】
その後、昇降駆動機構５４ｂおよび回転駆動機構５４１ａ〜５４４ａを上記前工程と逆向きの回転させ、下降させる。このようにして、Ｕ字状セグメント３３の捻り行程を終了し、捻り整形部５４を下降させて捻り治具５４１〜５４４のＵ字状セグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂからＵ字状セグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇを取り外す。Ｕ字状セグメント３３が外された捻り整形部５４は回転駆動機構５４１ａ〜５４４ａによって回転され、原位置に戻される。最後に、クランパ５２及びワーク押さえ５３が外され、Ｕ字状セグメント３３に捻りが加えられたステータが取り出される。
【００７２】
結局、この捻り工程は、まずＵ字状セグメント３３の端部を周方向にのみ回転変位させてＵ字状セグメント３３を周方向に倒し、続いてＵ字状セグメント３３の端部を周方向並びに軸方向に変位させてＵ字状セグメント３３を深く傾け、その後、所定の加工量を超えてＵ字状セグメント３３の端部を周方向ならびに軸方向に変位させてＵ字状セグメント３３を過剰に深く傾け、その後でＵ字状セグメント３３の端部を所定の加工量まで戻すことにより行われる。
【００７３】
捻り整形部５４はステータコア３２に対して周方向だけでなく軸方向にも相対移動する。そのため、Ｕ字状セグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇのうち、スロット３５の出口からＵ字状セグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂの入口までの部分、すなわち、端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇからその端部先端（接合部）３３１ｄ、３３１ｅ、３３２ｄ、３３２ｅの長さを差し引いた長さを一定に保つように、Ｕ字状セグメント３３の端部３３１ｆ、３３１ｇ、３３２ｆ、３３２ｇが円弧状の軌跡を描くように捻じることができ、これにより、Ｕ字状セグメント３３がＵ字状セグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂから抜け出るのを防止することができる。
【００７４】
また、Ｕ字状セグメント３３の端部先端（接合部）３３１ｄ、３３１ｅ、３３２ｄ、３３２ｅのみが、Ｕ字状セグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂに挿入されており、また、前述と同様にＵ字状セグメント３３がＵ字状セグメント挿入部５４１ｂ〜５４４ｂから抜け出ることはない。
（標準の溶接工程）
次に行う標準の溶接工程を以下に説明する。この工程は本質的に従来と同じである。
【００７５】
上記Ｕ字状セグメントの端部の捻りの後、図１、図２に示すように、径方向内側から１層目と２層目の端部先端部（接合部）が溶接され、径方向内側から３層目と４層目の端部先端部（接合部）が溶接されて、ステータコイル３１が完成される。溶接には、アーク溶接が用いられる。
（頭部展開工程の更なる説明）
図１０を参照して、頭部捻り工程（頭部展開工程）を更に説明する。この工程は、頭部コイルエンドをステータコアの径方向外側へ倒す工程を含むものである。
【００７６】
１０００は、図５、図６に示す頭部捻り装置と基本的に同一の頭部捻り加工を行う頭部捻り装置であり、基本的な動作は同じであるので、異なる点のみを以下に説明する。この実施態様では、頭部押さえプレート１６の形状のみが図５、図６のものと異なっている。
【００７７】
この実施例における頭部押さえプレート１６は、大Ｕ字状セグメント３３１と小Ｕ字状セグメント３３２とからなるＵ字状セグメントセットの頭部が挿入されるリング状の溝部１６１をもつ。
【００７８】
この溝部１６１は、図１６に示す径方向断面において、切頭円錐面からなる内側テーパ面１６２をもち、溝部１６１の径方向外側には円筒状の周壁部１６３が形成されて、また、溝部１６１の底部（図１３では上方）には前述したＵ字状セグメントセットの頭部を周方向に挟持するための爪部が、各頭部の両側に垂下している。
【００７９】
この実施態様における頭部加工動作を以下に説明する。
【００８０】
まず、予めＵ字状セグメントセットを図１３に示すように、頭部コイルエンドとなる頭部予定部分１００１とスロット導体部予定部分１００２との境界位置で図１３に示す形状にある程度、屈曲させた後、頭部予定部分１００１が径方向外側へ向くように各Ｕ字状セグメントセットの頭部先端部を溝部１６１に挿入し、各爪部１６の隙間に挿入する。スロット導体部予定部分１００２はリング１１、１２に挿入されている。次に、図５、図６の装置の場合と同じく、リング１１、１２を逆方向に回動しつつ、頭部押さえプレート１６を降下させる。
【００８１】
この降下に際して、溝部１６１内のＵ字状セグメントセットの頭部が傾斜しているために、小Ｕ字状セグメント３３２の頭部が大Ｕ字状セグメント３３１の頭部の外側へはみ出そうとする。しかし、図１１では、内側テーパ面１６２が大Ｕ字状セグメント３３１および小Ｕ字状セグメント３３２の頭部の径方向内側への倒れ込みを規制し、周壁部１６３が大Ｕ字状セグメント３３１および小Ｕ字状セグメント３３２の頭部の径方向外側への倒れ込みを規制するため、Ｕ字状セグメントセットの傾斜角度の確保と、大Ｕ字状セグメント３３１の頭部よりの小Ｕ字状セグメント３３２の頭部の径方向へのはみ出しを良好に抑止することができる。
【００８２】
なお、この実施態様では、図１３に示すように、展開前のＵ字状セグメントセットの頭部傾斜角は、軸方向を基準とした場合に、内側テーパ面１６２の傾斜角ほどには傾斜していないが、展開前のＵ字状セグメントセットの頭部傾斜角を軸方向を基準とした場合に内側テーパ面１６２の傾斜角とほぼ等しく設定し、図１３の装置では頭部捻り（展開）加工だけを行うようにしてもよい。また、この内側テーパ面１６２を用いると、径方向へみた場合に、頭部予定部分１００１がこの内側テーパ面１６２に沿いつつ捻られるので、できあがった頭部側コイルエンド３１１の頭部斜行部が形成されてステータコア１の内周面よりも径方向内側へ逸脱しないという効果も期待することができる。
（この実施例の特徴をなす頭部側コイルエンド３１１の形状の説明）
次に、この実施例の特徴をなす頭部側コイルエンド３１１の形状を図１１を参照して以下に説明する。図１１は、不図示のステータコアに挿通された一本の大Ｕ字状セグメント３３１に相当するＵ字状セグメント１００を軸方向頭部側からみた場合の展開形状を示す。紙面左右方向は周方向を示し、紙面上下方向は径方向を示している。理解簡単化のために、図２１に示すセグメントの符号と共通の符号を用いるものとする。１００は頭部展開済みのＵ字状セグメント、１０１はその略Ｕ字状の頭部先端部、１０２、１０３はその頭部斜行部、１０４、１０５はそのスロット導体部である。Ｕ字状の頭部先端部１０１と略直線上の頭部斜行部１０２、１０３とは、既に説明したように、本発明で言うセグメントの頭部を構成している。Ｕ字状セグメント１００の二本のスロット導体部１０４、１０５は、周方向に略１磁極ピッチ（電気角π）離れた二つのスロットの互いに異なる導体収容位置に収容される。図１０では、スロット導体部１０４は径方向最内側（一番目）の導体収容位置に、スロット導体部１０５は径方向最外側（四番目）の導体収容位置に収容され、大曲セグメントとも呼ばれる。
【００８３】
図１１に示すＵ字状セグメント１００の特徴は、頭部先端部１０１が、径方向を基準として所定の頭部先端部斜角θだけ頭部斜行部１０２、１０３の展開向きに傾斜している点である。当然、頭部先端部１０１のこの傾斜の分だけ頭部斜行部１０２、１０３の周方向展開量は低減されている。
【００８４】
このようにすれば、略Ｕ字状の頭部先端部１０１と頭部斜行部１０２、１０３との境界部である肩部１０６、１０７において、セグメントの曲率半径を大きくすることができるために、この肩部１０６、１０７における絶縁樹脂被膜の引っ張りストレスや圧縮ストレスを低減することができ、その破損や電気絶縁性能の低下を減らすことができる。また、Ｕ字状セグメント１００の頭部の総延長距離を短縮することができるので、頭部側コイルエンドの電気抵抗及び漏れインダクタンスを低減して、発熱低減、出力増大を実現することができる。また、頭部側コイルエンドの体積低下分だけ、頭部側コイルエンド内の冷却空気通路を拡大することができるので、頭部側コイルエンドの冷却を向上することができる。
【００８５】
次に、Ｕ字状セグメント１００の頭部先端部に傾斜（捻り）を与える種々の方法すなわち本発明で言う頭部先端部予捻り工程について以下に説明する。なお、この明細書でいう予捻りとは、頭部先端部を頭部斜行部より先に捻る（周方向に傾斜させる場合を含む）加工を言い、頭部先端部予捻り工程とはこの加工を言う。
（第一の方法）
第一の方法を図１２、図１３を参照して以下に説明する。
【００８６】
この方法は、頭部先端部予捻り工程を頭部展開工程前に実施する方法の一つであり、更に詳しくはこの予捻りを、頭部展開工程のための回動リングに挿入する前の未展開のＵ字状セグメントに行う方法の一つである。この方法では、Ｕ字状セグメント１００の頭部先端部１０１をあらかじめプレス成形することにより（頭部先端部予捻り工程を予め実施することにより）、図１２に示すように頭部先端部の予捻りを行い、頭部先端部斜角θを与えておく。
【００８７】
このＵ字状セグメント１００の頭部先端部１０１を一対の爪部１６０により周方向に挟持し、両スロット導体部１０４、１０５を既述した一対の回動リング（図示せず）により個別に保持し、これら回動リングを相対回動することにより（頭部展開工程を実施することにより）、両頭部斜行部１０２、１０３を周方向に必要量だけ展開すれば、図１１に示す頭部先端部１０１が予捻りされたＵ字状セグメント１００を得ることができる。
【００８８】
したがって、この方法では、一対の爪部１６０は、予め傾斜した頭部先端部１０１を挟持することができるように図１３に示すように径方向に対して傾斜している必要がある。なお、傾斜した頭部先端部１０１が一対の爪部１６０の間にはめこみ可能であれば、一対の爪部１６０の頭部先端部１０１に接する面１６００は径方向に延在していてもよい。
【００８９】
なお、ステータコアの各スロットはそれぞれ同一形状の頭部をもつＵ字状セグメント１００を収容しているので、あるひとつのスロットに収容されるべきＵ字状セグメント１００の頭部を上記のように傾斜させる場合、傾斜量が大きくなると、この一つのスロットに隣接するスロットに収容されるべきＵ字状セグメント１００の頭部の傾斜により邪魔されるすなわち相互に干渉するという問題が発生する。頭部先端部１０１が傾斜したＵ字状セグメント１００の頭部先端部１０１の可能傾斜量（頭部先端部斜角）は、傾斜後の頭部先端部１０１の周方向幅が１スロットピッチを超えないようにすることにより達成される。
（第二の方法）
第二の方法を図１４、図１５を参照して以下に説明する。この方法は、頭部先端部予捻り工程を頭部展開工程と同時に実施する方法の一つである。
【００９０】
この方法では、未展開時のＵ字状セグメント１００の頭部先端部１０１は、図１４に示すように従来同様に径方向（Ｕ字状セグメントがその後に挿入されるステータコアにおける径方向）に延在している。ただし、この頭部先端部１０１を周方向に挟持する一対の爪部１６０は、図７に示す頭部押さえプレート１６の下面に自転自在に枢支されている。１６０２は爪部１６０の枢支軸心である。ただし、頭部押さえプレート１６の下面には、爪部１６０のある角度（頭部先端部斜角）以上の自転を禁止するストッパ（図示せず）が設けられている。このようにすれば、図７に示す回動リング１１，１２を相対回動すると、爪部１６０は予めストッパにより規定される頭部先端部斜角までは連れ回りするため、既述の頭部展開工程により頭部先端部１０１に捻り（傾斜）を与えることができる。
（第三の方法）
第三の方法を図７、図８を参照して以下に説明する。この方法は、頭部先端部予捻り工程を頭部展開工程の前に実施する方法の一つである。
【００９１】
この方法では、まず最初に頭部先端部１０１に予捻り（傾斜）を与える頭部先端部予捻り工程を実施し、その後、頭部斜行部１０２、１０３を周方向に展開する頭部展開工程を実施する。
【００９２】
まず、図７、図８の頭部展開装置において、未展開のＵ字状セグメント１００（図７ではセグメント３３１、３３２）の頭部斜行部１０２、１０３となる部分（頭部斜行部予定部分）まで深く、回動リング１１、１２の孔１１１，１１２、１２１、１２２に差し込む。したがって、この状態では、頭部先端部１０１だけが回動リング１１、１２の上方へ突出していることになる。この状態にて、上記頭部先端部斜角だけ回動リング１１、１２を相対回動させる。その結果、頭部斜行部１０２、１０３となるべき部分が回動リング１１、１２に収容されているため、頭部先端部１０１が周方向に予捻りされて頭部先端部１０１に頭部先端部斜角が与えられ、頭部先端部予捻り工程が完了される。この時、爪部１６０は頭部先端部の頂部を保持していてもよく、あるいは保持していなくても良い。
【００９３】
次に、Ｕ字状セグメント１００（図７ではセグメント３３１、３３２）の頭部斜行部１０２、１０３となるべき部分を回動リング１１、１２から抜き出し、更に回動リング１１、１２を相対回動させる。これにより、Ｕ字状セグメント１００（図７ではセグメント３３１、３３２）の頭部斜行部１０２、１０３となるべき部分が周方向に展開され、上記で言う頭部展開工程が完了する。
【００９４】
（変形態様）
なお、この方法では、同一の装置を用いて頭部先端部１０１の予捻りと頭部斜行部１０２、１０３の展開とを行ったが、別の装置を用いて行っても良い。ただし、製造装置、作業の簡素化を考えると、同一装置を用いて行うのが最も好適である。
（第四の方法）
第四の方法を図１６、図１７を参照して以下に説明する。頭部先端部予捻り工程を頭部展開工程と同時に実施する方法の一つであり、図７、図８に示す従来の頭部展開工程のみにて頭部先端部１０１に傾斜を与える（予捻りを行う）方法である。
【００９５】
この方法では、爪部１６０の径方向幅は図７に示すように非常に狭くされる。爪部１６０の径方向幅は、頭部先端部１０１の径方向全長さの１／３以下とされ、頭部先端部１０１の頂部（径方向中心部）のみを保持するものとする。
【００９６】
この条件にて既述した未展開セグメント１００の頭部先端部１０１の中央部のみを図１６により狭幅の爪部１６０により挟持しつつ、頭部展開工程を実施すると図１７に示すように、頭部先端部１０１のうち、爪部１６０により挟持されない両端部分は回動リング１１、１２の相対回動により周方向に付勢されて傾斜する。これにより、頭部先端部１０１の両端部において周方向に傾斜するので、上記した効果を同様に奏することができる。
（第五の方法）
第五の方法を以下に説明する。この方法は、頭部先端部予捻り工程を頭部展開工程の前に行う方法の一つであって、未展開セグメントの材料となる長い導体線の所定位置にて、この導体線を所定長さごとに切断して未展開Ｕ字状セグメント（松葉状セグメント）とする以前に、予め曲げ、将来、この曲げ部を頭部先端部とすることにより頭部先端部に予捻りを与えるものである。
【００９７】
もしくは、非常に長い樹脂被覆導線である上記導体線（略長方形断面とすることが好適である）を処置長さごとに切断し、松葉状に曲げる加工を行う際に未展開のＵ字状セグメントの頭部先端部となる予定部分に予捻り加工を施すことができる。この曲げる前に樹脂被覆導線の将来において頭部先端部１０１となるべき部分を捻ること、あるいは、切断された直線状の導体線を未展開のＵ字状セグメントに曲げ加工する際に頭部先端部１０１となるべき部分を捻る（曲げる）ことは、比較的簡単に実施できるため好適である。当然、この場合には第一の方法において説明した方法にて頭部展開工程を行うことが望ましい。
（第六の方法）
第六の方法を図１８〜図２０を参照して説明する。この方法は、頭部先端部予捻り工程を頭部展開工程の前後か同時に実施する方法の一つである。
１ ０００は、大Ｕ字状セグメント３３１と小Ｕ字状セグメント３３２とからなるＵ字状セグメントセットであって、図１８はその頭部先端部予捻り前の状態を示し、図１９はその頭部先端部予捻り加工を示す図であり、図２０は頭部先端部予捻り済みのＵ字状セグメントセット１０００を示している。各図において、（ａ）はＵ字状セグメントセット１０００をその頭部先端部側（この明細書では軸方向という）からみた模式図であり、（ｂ）はＵ字状セグメントセット１０００を（ａ）と直角（この明細書では周方向という）にみた模式図であり、（ｃ）はＵ字状セグメントセット１０００を（ａ）、（ｂ）と直角（この明細書では径方向という）にみた模式図である。
【００９８】
１０１は大Ｕ字状セグメント３３１の頭部先端部、１０２、１０３は大Ｕ字状セグメント３３１の頭部斜行部、１０１’は小Ｕ字状セグメント３３２の頭部先端部、１０２’、１０３’は小Ｕ字状セグメント３３２の頭部斜行部である。ただし、図１８では、頭部先端部１０１、１０１’は未だ予捻りされて完成形となっておらず、正確には頭部先端部予定部分ともいうべきものであるが、呼称を簡略化するために頭部先端部と呼ぶ。同様に、頭部斜行部１０２、１０３、１０２’、１０３’は、周方向に展開されて完成形となっておらず、正確には頭部斜行部予定部分ともいうべきものであるが、呼称を簡略化するために頭部斜行部と呼ぶ。
【００９９】
この方法では、頭部先端部１０１、１０１’を一括して一対の爪部１６０により周方向に挟持する。一対の爪部１６０により頭部先端部を周方向に挟持することは、爪部１６０を用いて頭部先端部予捻り工程を実施する他の方法と本質的に同じである。ただし、この方法では、Ｕ字状セグメントセット１０００の頭部斜行部１０２、１０３、１０２’、１０３’を固定しておき、一対の爪部１６０を両者の中間点（頭部先端部の中央位置に相当する）を中心として図１９に示すように自転させる。ただし、図１９の（ｂ）に示す爪部１６０とＵ字状セグメントセット１０００との空間関係は高さつまり、頭部斜行部の長さ方向の関係を示すだけのものであり、実際には爪部１６０の一つはＵ字状セグメントセット１０００の裏側（紙面裏側）に位置する。これにより、頭部先端部１０１、１０１’が頭部斜行部１０２、１０３、１０２’、１０３’に対して所定の傾斜角だけ捻る頭部先端部予捻り工程を実施することができる。上記爪部１６０の自転は、図１９に示す天板部を回動させて行うことが簡単である。
【０１００】
この実施例によれば、頭部先端部の予捻りと頭部斜行部の展開加工を同時的に行うことができるため、加工時間を短縮することができる。また、頭部先端部の予捻りを頭部斜行部の展開加工の前に行う場合には予捻りされた頭部がその後の上記展開加工にて更に捻られることになるため、頭部先端部の頂部から頭部斜行部の端部にいたる部分は「く」の字状に曲がることになるが、頭部斜行部の導体間の干渉や皮膜ダメージは頭部先端部を予捻りしない場合に比較して少なくなる。なお、予め捻ったＵ字状導体をスロット溝に挿入する場合、頭部先端部すなわち予捻り部分がコア周方向に拡大（展開、傾斜）するが、互いに周方向に隣接する各Ｕ字導体の頭部の捻りによる頭部の周方向幅は１スロットピッチ以内に収められて、互いに隣接する予捻り済みの頭部同士の相互干渉が抑止される。
【０１０１】
なお、上記方法では、一対の爪部１６０をそれぞれ自転させることにより各Ｕ字状セグメントセット１０００の頭部先端部を個々に捻ったが、この場合、各Ｕ字状セグメントセット１０００の頭部斜行部は、後で実施する頭部展開工程用の相対回動リングの孔に挿入して回動しないようにしたり、あるいは、同様の回動阻止機能をもつ治具により固定してその回動を禁止することが好ましい。
【０１０２】
その他、各Ｕ字状セグメントセット１０００の頭部斜行部を頭部斜行部捻り（頭部展開）用の一対の相対回動リングに挿入保持した状態にて、各Ｕ字状セグメントセット１０００の頭部先端部を個別に挟持する各爪部１６０を一斉に自転させてもよい。この一斉自転は、たとえば、図１９に示す天板部に各爪部１６０をそれぞれ自転可能に保持し、各爪部１６０を自転させる回動板を設けるなどして行うことができる。
【０１０３】
（変形態様１）
いずれにせよ、金属部材の曲げ加工においては、金属部材の弾性に起因するスプリングバックは避けられない現象であり、このスプリングバックを加味してその分だけ余分に捻り又は展開を行うことは機械加工上当然である。ただし、銅は比較的塑性変形性に富むため、このようなスプリングバックは比較的小さい。その他、上記説明した以外の公知の曲げ加工技術を用いて頭部先端部１０１に傾斜を与えることも当然可能である。
【０１０４】
（変形態様２）
なお、上記説明した頭部先端部予捻り工程の各方法において、爪部は頭部先端部１０１を周方向に挟持したが、頭部先端部１０１を径方向に挟持してもよく、頭部先端部１０１の両肩部１０６、１０７をそれぞれ爪部により挟持し、これら爪部を回動することにより頭部先端部１０１に上記傾斜を与えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の車両用走行モータの縦断面図である。
【図２】図１のＵ字状セグメントの模式斜視図である。
【図３】図１のステータコアの径方向部分断面図である。
【図４】Ｕ字状セグメントセットをスロットに挿通する直前の状態を示す模式斜視図である。
【図５】ステータコイルのＵ相結線図である。
【図６】Ｕ字状セグメントの頭部捻り装置のリングに挿通する状態を示す模式断面図である。
【図７】頭部捻り装置の模式縦断面図である。
【図８】端部捻り装置の模式縦断面図である。
【図９】端部捻り装置のリングの平面図である。
【図１０】頭部捻り装置の模式断面図である。
【図１１】本発明のＵ字状セグメントの形状を示す展開図である。
【図１２】頭部先端部に傾斜を与える方法の例を説明するための展開前模式図である。
【図１３】図１２のセグメントの展開後模式図である。
【図１４】頭部先端部に傾斜を与える方法の例を説明するための展開前模式図である。
【図１５】図１４のセグメントの展開後模式図である。
【図１６】頭部先端部に傾斜を与える方法の例を説明するための展開前模式図である。
【図１７】図１６のセグメントの展開後模式図である。
【図１８】Ｕ字状セグメントの頭部先端部を予捻りする方法の一つとして、頭部先端部を挟持する爪部を強制自転させる方法を示すための工程図であって、予捻り前のＵ字状セグメントの状態を示す模式図である。
【図１９】Ｕ字状セグメントの頭部先端部を予捻りする方法の一つとして、頭部先端部を挟持する爪部を強制自転させる方法を示すための工程図であって、予捻り状態を示す模式図である。
【図２０】Ｕ字状セグメントの頭部先端部を予捻りする方法の一つとして、頭部先端部を挟持する爪部を強制自転させる方法を示すための工程図であって、予捻り後のＵ字状セグメントの状態を示す模式図である。
【図２１】従来のセグメントの頭部先端部形状を示す展開後模式図である。
【符号の説明】
１ ステータコア
３ ステータコイル
３３ Ｕ字状セグメント（Ｕ字状セグメントセット）
３３１ 大Ｕ字状セグメント（大回りＵ字状セグメント）
３３１ａ、３３１ｂ 大Ｕ字状セグメント３３１のスロット導体部
３３１ｃ 大Ｕ字状セグメント３３１の頭部
３３１ｆ、３３１ｇ 大Ｕ字状セグメント３３１の飛び出し端部（端部斜行部）
３３１ｄ、３３１ｅ 大Ｕ字状セグメント３３１の端部先端部
３３２ 小Ｕ字状セグメント（小回りＵ字状セグメント）
３３２ａ、３３２ｂ 小回りＵ字状セグメント３３２のスロット導体部
３３２ｃ 小回りＵ字状セグメント３３２の頭部
３３２ｆ、３３２ｇ 小回りＵ字状セグメント３３２の飛び出し端部
３３２ｄ、３３２ｅ 小回りＵ字状セグメント３３２の端部先端部
３５ スロット
１００ Ｕ字状セグメント
１０１ 頭部先端部
１０２、１０３ 頭部斜行部
１０４、１０５ スロット導体部
１０６、１０７ 肩部
１６０ 爪部

Claims (4)

1. 径方向へ順番に並んだ偶数個の導体収容位置を有するステータコアのスロットに収容され、順次接続されてＭ（Ｍは３以上の整数）相電機子コイルの相コイルの１ターンを構成する多数のＵ字状セグメントを有し、
   前記Ｕ字状セグメントは、周方向に互いに所定ピッチ離れた一対の前記スロットの互いに異なる導体収容位置に個別に収容される一対のスロット導体部と、前記両スロット導体部から前記ステータコアの一端側へ突出して頭部側コイルエンドを構成する頭部と、前記両スロット導体部から前記ステータコアの他端側へ突出して端部側コイルエンドを構成する一対の飛び出し端部とを有し、
   前記頭部は、略Ｕ字状の頭部先端部と、前記頭部先端部の両端から周方向かつ軸方向へ延在して前記一対のスロット導体部に個別に連なる一対の頭部斜行部とからなり、
   前記飛び出し端部は、前記一対のスロットから周方向かつ軸方向へ延在する一対の端部斜行部と、前記端部斜行部の先端に形成されて異なる前記Ｕ字状セグメントの前記端部斜行部の先端に接合される端部先端部とからなる回転電機のＵ字状セグメント順次接合ステータコイルにおいて、
   前記略Ｕ字状の頭部先端部は、径方向を基準として所定の頭部先端部斜角だけ前記頭部斜行部の展開方向へ傾斜していることを特徴とする回転電機のＵ字状セグメント順次接合ステータコイル。
2. 請求項１記載の回転電機のＵ字状セグメント順次接合ステータコイルの製造方法において、
   前記Ｕ字状セグメントの前記略Ｕ字状の頭部先端部を前記ステータコアの周方向に前記頭部先端部斜角だけ傾斜させた後、前記頭部斜行部予定部分と前記スロット導体部予定部分と前記飛び出し端部予定部分とを含む前記Ｕ字状セグメントの一対の脚部のうち前記スロット導体部予定部分と前記飛び出し端部予定部分とを前記スロットに挿通し、前記スロット導体部予定部分を前記スロットに収容して前記スロット導体部となし、前記飛び出し端部予定部分を前記スロットから飛び出させて前記飛び出し端部となすことを特徴とする回転電機のＵ字状セグメント順次接合ステータコイルの製造方法。
3. 請求項２記載の回転電機のＵ字状セグメント順次接合ステータコイルの製造方法において、
   略Ｕ字状のＵ字部と、前記Ｕ字部の両端から互いに平行に延在する一対の直線部とをもつ展開前のＵ字状セグメントである未展開セグメントを製造する未展開セグメント製造工程と、
   同軸相対回動可能な複数の回動リングを準備し、前記未展開セグメントの前記一対の直線部のうち前記スロット導体部となるべきスロット導体部予定部分を互いに異なる前記回動リングにより保持しつつ前記回動リングを所定角度相対回動することにより前記スロット導体部予定部分を周方向に変位させて前記頭部斜行部予定部分を周方向に展開して前記未展開セグメントを半展開セグメントとなす頭部展開工程と、
   前記半展開セグメントの前記一対の直線部のうち前記スロット導体部予定部分と前記飛び出し端部予定部分とを前記ステータコアの前記スロットに挿通した後、前記半展開セグメントの前記直線部のうち前記スロットから飛び出した部分である飛び出し端部を周方向に展開して前記半展開セグメントを展開済みのＵ字状セグメントに変形し、その後、径方向に隣接する一対の前記飛び出し端部の先端部分同士を接続する飛び出し端部展開接続工程と、
   前記頭部展開工程の前、又は、前記頭部展開工程と同時に、前記頭部先端部を前記頭部先端部斜角だけ予め捻る頭部先端部予捻り工程と、
   を有することを特徴とする回転電機のＵ字状セグメント順次接合ステータコイルの製造方法。
4. 請求項３記載の回転電機のＵ字状セグメント順次接合ステータコイルの製造方法において、
   前記頭部先端部予捻り工程を前記頭部展開工程の開始前に完了することを特徴とする回転電機のＵ字状セグメント順次接合ステータコイルの製造方法。

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