JP2006158045A - セグメント式ステータ構造、及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】セグメントコイルの製作コストを下げ、設備コストを削減し得るセグメント式ステータ構造、及びその製造方法を提供する。
【解決手段】複数のスロット２５ａを放射線状に備えるステータコア２５と、スロット２５ａに備えられた複数の導体セグメント１５の端部を把持して捻り、他の導体セグメント１５の端部と接合し、導体セグメント１５が接合されることにより環状に整列してなるセグメント式ステータ構造において、直線状であり長さの異なる複数の導体セグメント１５が、スロット２５ａに差し込まれ、ステータコア２５の軸方向の両端面から出た導体セグメント１５の飛び出し部の長さが、ステータコア２５の外周側ではステータコア２５の軸方向に長く、ステータコア２５の内周側ではステータコア２５の軸方向に短くなるように配置され、接合された導体セグメント１５の端部が、ステータコア２５の両端面に放射線状に配置される。
【選択図】図４
【解決手段】複数のスロット２５ａを放射線状に備えるステータコア２５と、スロット２５ａに備えられた複数の導体セグメント１５の端部を把持して捻り、他の導体セグメント１５の端部と接合し、導体セグメント１５が接合されることにより環状に整列してなるセグメント式ステータ構造において、直線状であり長さの異なる複数の導体セグメント１５が、スロット２５ａに差し込まれ、ステータコア２５の軸方向の両端面から出た導体セグメント１５の飛び出し部の長さが、ステータコア２５の外周側ではステータコア２５の軸方向に長く、ステータコア２５の内周側ではステータコア２５の軸方向に短くなるように配置され、接合された導体セグメント１５の端部が、ステータコア２５の両端面に放射線状に配置される。
【選択図】図４
Description
本発明は、電動機に関し、特に導体セグメントの形状、及び導体セグメント式ステータ構造、及びセグメント式ステータ製造方法に関する。
様々の機器に電動機が搭載されるようになって来た今日、電動機の高機能化、小型化、軽量化等が、強く要望されている。特に環境保護や省資源化などが叫ばれる現状において、自動車には従来の内燃機関に変えて、又はこれと併用して、原動機として電動機が用いられるようになってきた。
自動車用の原動機として用いられる場合、搭載スペースが制限されるために、高出力でかつ小型で軽量であることを要求される。更に、従来の内燃機関と併用して用いる場合には、内燃機関と原動機の両方を車載する必要があるためにその小型化は切望されている。
また、近年において、燃費向上が可能であり、低排出ガス化が出来うる技術として注目され、内燃機関と原動機の両方を車載する車種が増えつつある中で、そのコスト削減には大きな期待が寄せられている。
自動車用の原動機として用いられる場合、搭載スペースが制限されるために、高出力でかつ小型で軽量であることを要求される。更に、従来の内燃機関と併用して用いる場合には、内燃機関と原動機の両方を車載する必要があるためにその小型化は切望されている。
また、近年において、燃費向上が可能であり、低排出ガス化が出来うる技術として注目され、内燃機関と原動機の両方を車載する車種が増えつつある中で、そのコスト削減には大きな期待が寄せられている。
電動機又は発電機の小型化の１つの手法として、ステータコアの磁極間の空間であるスロットの有効利用が挙げられ、スロットの断面積に対する導線断面積の占有率を高める、特開２０００−１６６１５０号公報（以下、特許文献１とする）のような方法が知られている。
特許文献１の方法は、図１０に示すようにステータコア１１０のスロット１２５に装備された固定子巻線は複数の電気導体により構成され、各スロット１２５の内側には絶縁インシュレータ１２４が設けられ、偶数本（本実施形態では４本）の電気導体が収容されている。また、１のスロット１２５内の４本の電気導体は、ステータコア１１０の径方向に関して内側から内端層、内中層、外中層、外端層の順で一列に配列されている。
特許文献１の方法は、図１０に示すようにステータコア１１０のスロット１２５に装備された固定子巻線は複数の電気導体により構成され、各スロット１２５の内側には絶縁インシュレータ１２４が設けられ、偶数本（本実施形態では４本）の電気導体が収容されている。また、１のスロット１２５内の４本の電気導体は、ステータコア１１０の径方向に関して内側から内端層、内中層、外中層、外端層の順で一列に配列されている。
１のスロット１２５内の内端層の電気導体１３１ａａは、ステータコア１１０の時計回り方向に向けて磁極ピッチ離れた他のスロット１２５内の外端層の電気導体１３１ｂａと対をなしている。同様に、１のスロット１２５内の内中層の電気導体１３２ａａはステータコア１１０の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット１２５内の外中層の電気導体１３２ｂａと対をなしている。そして、これらの対をなす電気導体は、図１１に示すようにステータコア１１０の軸方向の一方の端面側において連続線を用いることにより、ターン部１３１ｃ、ターン部１３２ｃを経由することで接続される。
したがって、ステータコア１１０の一方の端面側においては、外中層の電気導体１３２ｂａと内中層の電気導体１３２ａａとを接続する連続線を、外端層の電気導体１３１ｂａと内端層の電気導体１３１ａａとを接続する連続線が囲むこととなる。このように、ステータコア１１０の一方の端面側においては、対をなす電気導体の接続部としてのターン部１３２ｃが、同じスロット１２５内に収容された他の対をなす電気導体の接続部としてのターン部１３１ｃにより囲まれる。外中層の電気導体１３２ｂａと内中層の電気導体１３２ａａとの接続により中層コイルエンドが形成され、外端層の電気導体１３１ｂａと内端層の電気導体１３１ａａとの接続により端層コイルエンドが形成される。
一方、１のスロット１２５内の内中層の電気導体１３２ａａは、ステータコア１１０の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット１２５内の内端層の電気導体１３１ａｂとも対をなしている。同様に、一のスロット１２５内の外端層の電気導体１３１ｂｂは、ステータコア１１０の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット１２５内の外中層の電気導体１３２ｂａとも対をなしている。そして、これらの電気導体はステータコア１１０の軸方向の他方の端面側において接合により接続される。
したがって、ステータコア１１０の他方の端面側においては、外端層の電気導体１３１ｂｂと外中層の電気導体１３２ｂａとを接続する外側接合部１３３ｂと、内端層の電気導体１３１ｂａと内中層の電気導体１３２ａａとを接続する内側接合部１３３ａとが、径方向および周方向に互いにずれた状態で配置されている。外端層の電気導体１３１ｂｂと外中層の電気導体１３２ｂａとの接続、および内端層の電気導体１３１ｂａと内中層の電気導体１３２ａａとの接続により、異なる同心円上に配置された２つの隣接層コイルエンドが形成される。
さらに、図１１に示すように、内端層の電気導体１３１ａａと外端層の電気導体１３１ｂａとが、一連の電気導体をほぼＵ字状に成形してなる大セグメント１３１により提供される。そして、内中層の電気導体１３２ａａと外中層の電気導体１３２ｂａとが一連の電気導体をほぼＵ字状に成形してなる小セグメント１３２により提供される。基本となるＵ字状の導体セグメント１３０は、大セグメント１３１と小セグメント１３２によって形成される。各セグメント１３１、１３２は、スロット１２５内に収容されて軸方向に沿って延びる部分を備えるとともに、軸方向に対して所定角度傾斜して延びる斜行部１３１ｆａ、１３１ｇａ、１３２ｆａ、１３２ｇａを備える。これら斜行部によって、ステータコア１１０から軸方向の両端面に突出するコイルエンドが形成されている。
これら、導体セグメント１３０に用いられる導線は、角柱状の形状をしており、円柱状の導線を用いてコイルを形成するよりも、空間占有率が高くなる。
従って、巻線によって形成されるステータコアよりも小型化が実現でき、重量も軽量化できるというメリットがある。
これら、導体セグメント１３０に用いられる導線は、角柱状の形状をしており、円柱状の導線を用いてコイルを形成するよりも、空間占有率が高くなる。
従って、巻線によって形成されるステータコアよりも小型化が実現でき、重量も軽量化できるというメリットがある。
しかしながら近年、ハイパワーの高級車にも電動機、発電機等を車載し内燃機関と併用する傾向にあり、更に小型化と高性能化が要求されており、具体的には巻き数を多くするといった方法をとる必要がある。特許文献１の方法を採用した場合、内端層と外端層、内中層と外中層を共通とする導体セグメント１３０はターン部で全体が重なるようにして配置されているため、組み立て性も悪く、巻き数を増やすと必然的にターン部の厚みが増大し、高出力化と小型化を両立する事は難しかった。したがって、特許文献２のような方式が考えられている。
図１３は特許文献２に示される電動機の固定子２２０の構成の概略を示す構成図である。特許文献２の電動機の固定子２２０は、図示するように、複数のスロットが形成され鉄心として機能するステータコア２２２と、ステータコア２２２の複数のスロットに分布巻きされた三相の固定子巻線２４０とにより構成されている。
図１４は固定子巻線２４０を構成する導体セグメント２３０の外観を示す斜視図であり、図１５は図１３における固定子巻線２４０の表示面の一部を拡大して示す拡大図である。固定子巻線２４０を構成する導体セグメント２３０は、図１４に示すように、断面が扁平な略矩形形状の導体素線によりその断面の短辺が側面となるよう全体としては略Ｕ字形状に形成されており、更にその中央部にはねじれのないクランク形状部２３２が形成されている。固定子巻線２４０は、導体セグメント２３０をスロット２２５に差し込み、その両端である、端部２３４，端部２３６が近接して導体セグメント２３０が周回するよう折り曲げ、電気的に見たときに一本の導体素線により分布巻きされているように端部２３４を隣接する他の導体セグメント２３０の端部２３６と接合して構成されている。導体セグメント２３０のクランク形状部２３２は、図１５に示すように、隣接する導体セグメント２３０に丁度重なるように、即ち、素線の幅だけずれるように、かつ、隣接するスロットの間隔の範囲内の長さとなるように形成されている。
このように、導体セグメント２３０のクランク形状部２３２を、素線の幅だけずれるように、ねじりが生じないように形成することにより、隣接する導体セグメント２３０に重ねる精度、即ち整列の精度を高くすることができる。
このように、導体セグメント２３０のクランク形状部２３２を、素線の幅だけずれるように、ねじりが生じないように形成することにより、隣接する導体セグメント２３０に重ねる精度、即ち整列の精度を高くすることができる。
特許文献２の電動機によれば、断面が扁平な矩形形状の導体素線により全体として略Ｕ字形状に形成され、その中央部に素線の幅だけずれるように、且つ隣接するスロット２２５の間隔の範囲内の長さとなるよう形成されたクランク形状部２３２を有する導体セグメント２３０を用いて固定子巻線２４０を構成することにより、コイルエンド部における導体素線を高い精度で整列させることができる。この結果、コイルエンド部における径方向への膨らみを抑制することができ、電動機の小型化および軽量化を図ることができ、ターン数を多くすることもできる。もとより、高い占積率の高効率の電動機とすることができる。
しかしながら、特許文献２の方法では、１つの電動機を製作する場合において、Ｕ字型の導体セグメント２３０を複数種類必要とする。
これは、図１３に示すステータコア２２２が略円環板状で、内側にくし歯形状に窪みが形成され放射線状にスロット２２５が備えられており、このスロット２２５のうち１つに導体セグメント２３０の片側の端部２３４を、反対側の端部２３６を少し離れた場所の別のスロット２２５に差し込む構成であるので、内周側から外周側へ行くほど長さが必要となり、結果、複数の種類の導体セグメント２３０が必要となる。
具体的には、図１３に示す、内周側導体セグメント２３０ａと、外周側導体セグメント２３０ｄは、第１スロット２２６に、片側である端部２３４ａと端部２３４ｄを差し込み、第２スロット２２７に反対側である端部２３６ａと端部２３６ｄを差し込むため、第１スロット２２６と第２スロット２２７を結ぶ円弧の長さが内周から外周へ行くほど長くなるので、導体セグメント２３０に必要とされる長さが異なる。
特許文献２のセグメントコイルは８列で構成されているが、それぞれの列ごとに円弧の長さは異なり、円弧の長さの違いだけでも複数種の導体セグメント２３０を用意する必要がある。
これは、図１３に示すステータコア２２２が略円環板状で、内側にくし歯形状に窪みが形成され放射線状にスロット２２５が備えられており、このスロット２２５のうち１つに導体セグメント２３０の片側の端部２３４を、反対側の端部２３６を少し離れた場所の別のスロット２２５に差し込む構成であるので、内周側から外周側へ行くほど長さが必要となり、結果、複数の種類の導体セグメント２３０が必要となる。
具体的には、図１３に示す、内周側導体セグメント２３０ａと、外周側導体セグメント２３０ｄは、第１スロット２２６に、片側である端部２３４ａと端部２３４ｄを差し込み、第２スロット２２７に反対側である端部２３６ａと端部２３６ｄを差し込むため、第１スロット２２６と第２スロット２２７を結ぶ円弧の長さが内周から外周へ行くほど長くなるので、導体セグメント２３０に必要とされる長さが異なる。
特許文献２のセグメントコイルは８列で構成されているが、それぞれの列ごとに円弧の長さは異なり、円弧の長さの違いだけでも複数種の導体セグメント２３０を用意する必要がある。
当然複数の複雑な形状をした導体セグメント２３０を用いる場合、略Ｕ字状の３次元形状を有しているため、加工コストがかかる。また、プレス等によって曲げられた導体セグメント２３０を、離れたスロットに片端ずつ挿入する必要があるので、精度の出た治具等で固定しながら慎重に挿入しなければならず、手間もかかり、リードタイムの延長、不良率の増加等に繋がる。
この課題を解決するためには、特許文献１に示されるような、ターン部を有しない直線形状に近い導体セグメントを用いてステータコアを作成する事も考えられる。
特許文献１には、この直線形状に近い導体セグメントを用いた具体的な技術開示は無いが、図１２に示される直線形状に近い導体セグメントを略Ｕ字型の導体セグメントの変わりに用いる事で、導体セグメントの製造工程が簡略化され、設備設置面積も少なくて済むとされている。
具体的には、略直線状導体セグメント３００はターン部を有しないことを特徴としており、屈曲部３１０、３１１を有し、ステータコア２２２に挿入され、整列される。次に、捻り機によって捻られて屈曲部３１２、３１３が作られ、溶接等の工程を経ると想定される。
この課題を解決するためには、特許文献１に示されるような、ターン部を有しない直線形状に近い導体セグメントを用いてステータコアを作成する事も考えられる。
特許文献１には、この直線形状に近い導体セグメントを用いた具体的な技術開示は無いが、図１２に示される直線形状に近い導体セグメントを略Ｕ字型の導体セグメントの変わりに用いる事で、導体セグメントの製造工程が簡略化され、設備設置面積も少なくて済むとされている。
具体的には、略直線状導体セグメント３００はターン部を有しないことを特徴としており、屈曲部３１０、３１１を有し、ステータコア２２２に挿入され、整列される。次に、捻り機によって捻られて屈曲部３１２、３１３が作られ、溶接等の工程を経ると想定される。
よって、ステータコアに挿入される前の形状については、溶接部３２０、第１斜辺部３２１、挿入部３２２、屈曲部３１０、及び屈曲部３１１を有する。このうち溶接部３２０の長さは、ステータコアのスロットのどの位置に挿入されるものでも同一であるが、第１斜辺部３２１は、ステータコアのスロットの位置によって長さが異なる必要があり、それに伴って、屈曲部３１０及び屈曲部３１１の角度は異なる必要がある。同様の理由で挿入部３２２の長さも異なる。
また、ステータコアのスロットに挿入後、捻られることによって屈曲部３１２及び屈曲部３１３が形成される。ステータコアの中に入る埋没部３２４の長さは、ステータコアのスロットのどの位置に入る直線状導体セグメント３００でも全て同一であるが、第２斜辺部３２３はステータコアの入る位置によって異なり、それに伴って、屈曲部３１２及び屈曲部３１３の角度も異なる必要がある。
このような構成であると想定されるため、略Ｕ字状の導体セグメントを用いる場合よりも、導体セグメントの自体の構造が単純化され、それによって製作工程の簡略化に貢献し、リードタイムの短縮等に繋がることが期待できる。また、整列機に関しては、挿入部３２２が直線であるので、直線状導体セグメント３００全てで共通の整列機にてまかなう事ができる可能性がある。
特開２０００−１６６１５０号公報
特開２００３−１８７７８号公報
また、ステータコアのスロットに挿入後、捻られることによって屈曲部３１２及び屈曲部３１３が形成される。ステータコアの中に入る埋没部３２４の長さは、ステータコアのスロットのどの位置に入る直線状導体セグメント３００でも全て同一であるが、第２斜辺部３２３はステータコアの入る位置によって異なり、それに伴って、屈曲部３１２及び屈曲部３１３の角度も異なる必要がある。
このような構成であると想定されるため、略Ｕ字状の導体セグメントを用いる場合よりも、導体セグメントの自体の構造が単純化され、それによって製作工程の簡略化に貢献し、リードタイムの短縮等に繋がることが期待できる。また、整列機に関しては、挿入部３２２が直線であるので、直線状導体セグメント３００全てで共通の整列機にてまかなう事ができる可能性がある。
しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示される従来技術では（１）製作コストがかかる（２）設備コストがかかるという問題を抱えていた。
（１）特許文献１や特許文献２に開示される略Ｕ字型の導体セグメントを用いる方法である場合、導体セグメントは略Ｕ字型の３次元形状を有しているため、コイルに巻かれた原材料から切出した後、プレス等を利用して、必要とする形状に加工する必要がある。
更に、特許文献２の例をあげるならば、導体セグメント２３０をプレス成形する場合、端部２３４と端部２３６の相対距離や長さ、クランク形状部２３２の成形など、困難な加工が多い上に、ステータコアに組み付ける際に端部２３４に端部２３６を異なるスロットに入れなければならない点、組み付け後ＴＩＧで溶接しなければならない点等、形状精度を要求する為、部品のコストが高くつくという問題がある。
一方、特許文献１の直線形状に近い導体セグメントを用いた場合、直線に切出した導体セグメントを、成形機にて一部折り曲げするだけで済むようになる。しかし、曲げ部の精度を出す事はかなりの困難性を有するので、形状が単純になった分、略Ｕ字型の導体セグメントを用いる方法と比較してコストダウンになるとは考えられるが、十分な効果を発揮しているとはいえない。
従って、特許文献１や特許文献２に開示される方法では導体セグメントの製作にコストがかかるという問題があった。
（１）特許文献１や特許文献２に開示される略Ｕ字型の導体セグメントを用いる方法である場合、導体セグメントは略Ｕ字型の３次元形状を有しているため、コイルに巻かれた原材料から切出した後、プレス等を利用して、必要とする形状に加工する必要がある。
更に、特許文献２の例をあげるならば、導体セグメント２３０をプレス成形する場合、端部２３４と端部２３６の相対距離や長さ、クランク形状部２３２の成形など、困難な加工が多い上に、ステータコアに組み付ける際に端部２３４に端部２３６を異なるスロットに入れなければならない点、組み付け後ＴＩＧで溶接しなければならない点等、形状精度を要求する為、部品のコストが高くつくという問題がある。
一方、特許文献１の直線形状に近い導体セグメントを用いた場合、直線に切出した導体セグメントを、成形機にて一部折り曲げするだけで済むようになる。しかし、曲げ部の精度を出す事はかなりの困難性を有するので、形状が単純になった分、略Ｕ字型の導体セグメントを用いる方法と比較してコストダウンになるとは考えられるが、十分な効果を発揮しているとはいえない。
従って、特許文献１や特許文献２に開示される方法では導体セグメントの製作にコストがかかるという問題があった。
（２）また、特許文献１や特許文献２に開示される略Ｕ字型の導体セグメントを用いる方法である場合、複雑な形状を有するが故に図１６に示すような工程にて整列、組み付けを要することになる。具体的には、直線切出端末加工工程１５０、成形機１５１、整列機１５２、コイル送入機１５３、セグメント捻り機１５４、反転機１５５等であり、それぞれの種類の導体セグメントにそれぞれ専用の成形機１５１と整列機１５２が必要となる。従って、１つのステータコイルを製作するのに、複数の成形機１５１と整列機１５２を必要とする。その結果、設備のイニシャルコストが嵩み、かつ導体セグメント２３０をステータコア２２２に組み付けるための設備設置面積を多く必要とする。
一方、特許文献１の直線形状に近い導体セグメントを用いた場合、直線に切出した導体セグメントを、成形機にて一部折り曲げするだけで済むが、ステータコアの中に入れる場所によって、その第１斜辺部３２１の長さが異なり、屈曲部３１０、３１１の曲げる角度が異なるため、必要とする曲げ治具等が異なる必要があり、それぞれで段取り替えを行うか、種類別に成形機を用意する必要がある。
よって、導体セグメントの形状が簡単になった分、成形の製造工程が簡略化されることにより成形機自体が小型化される可能性はあるものの、成形機の数に増減は無いものと判断できる。
仮に1台のプレス成形機で複数の導体セグメントを成形できる工夫があったにせよ、１つのスロットに入る隣り合う導体セグメントは、ステータコアの周方向に対して反対側に屈曲してスロットに納められる必要があり、ステータコアのスロットに収められる位置によって形状が異なるため、整列機に渡される際に並べ替えを行う等の手間が発生すると考えられる。この場合、別途の選別機構を設けなければならず、その後の工程にて整列機を共有化できるとしても、必ずしも設備削減に繋がらない可能性がある。もっとも、整列機の共有化に関しては、全ての導体セグメントを１つの整列機で整列させていくことを考えると、リードタイムの問題から、必ずしも効率が良くなるとはいえない。
結果的に、特許文献１や特許文献２に開示される方法では、導体セグメントの形状的特長により、導体セグメントの種類の数に応じて設備が必要であり、かつ多くの設備設置面積を必要とするという問題があった。
よって、導体セグメントの形状が簡単になった分、成形の製造工程が簡略化されることにより成形機自体が小型化される可能性はあるものの、成形機の数に増減は無いものと判断できる。
仮に1台のプレス成形機で複数の導体セグメントを成形できる工夫があったにせよ、１つのスロットに入る隣り合う導体セグメントは、ステータコアの周方向に対して反対側に屈曲してスロットに納められる必要があり、ステータコアのスロットに収められる位置によって形状が異なるため、整列機に渡される際に並べ替えを行う等の手間が発生すると考えられる。この場合、別途の選別機構を設けなければならず、その後の工程にて整列機を共有化できるとしても、必ずしも設備削減に繋がらない可能性がある。もっとも、整列機の共有化に関しては、全ての導体セグメントを１つの整列機で整列させていくことを考えると、リードタイムの問題から、必ずしも効率が良くなるとはいえない。
結果的に、特許文献１や特許文献２に開示される方法では、導体セグメントの形状的特長により、導体セグメントの種類の数に応じて設備が必要であり、かつ多くの設備設置面積を必要とするという問題があった。
つまり、特許文献１及び特許文献２に示されるような従来技術では、略Ｕ字型の導体セグメントを用いてセグメントコイルを製作する、あるいは、直線形状に近い導体セグメントを用いてセグメントコイルを製作するので、複雑で高精度の加工を要求されて、リードタイムの短縮や、不良率等の低下が難しく、セグメントコイルの製作コストを削減することが困難であるという問題があった。また、複数種の導体セグメント用の成形機、整列機等の設備を用意する必要があり、複数種の導体セグメント用の成形機等の設備を用意する必要があると考えられ、設備の設置面積が大きくなる等の問題があった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、安価な導体セグメントを採用することによってセグメントコイルの製作コストを下げ、またその設備コストを削減し得るセグメント式ステータ構造、及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係るセグメント式ステータ構造、及びその製造方法は、以下に示す通りである。
（１）複数のスロットを放射線状に備えるステータコアと、前記スロットに備えられ前記ステータコアの径方向に一列に配列された複数の導体セグメントの、前記ステータコアの軸方向の端面から外に出た端部を把持して捻り、他の前記導体セグメントの端部と接合し、前記導体セグメントが接合されることにより環状に整列してなるセグメントコイルを有するセグメント式ステータ構造において、直線状であり長さの異なる複数の前記導体セグメントが、前記スロットに差し込まれ、前記スロットに差し込まれて前記ステータコアの軸方向の両端面から出た前記導体セグメントの飛び出し部の長さが、前記ステータコアの外周側では前記ステータコアの軸方向に長く、前記ステータコアの内周側では前記ステータコアの軸方向に短くなるように配置され、前記ステータコアの軸方向の両端面から外に出た前記導体セグメントを把持して周方向に捻って屈曲させ、捻られた前記導体セグメントの端部を、他の導体セグメントの端部と接合し、接合された前記導体セグメントの端部が、前記ステータコアの両端面に放射線状に配置されることを特徴とする。
（１）複数のスロットを放射線状に備えるステータコアと、前記スロットに備えられ前記ステータコアの径方向に一列に配列された複数の導体セグメントの、前記ステータコアの軸方向の端面から外に出た端部を把持して捻り、他の前記導体セグメントの端部と接合し、前記導体セグメントが接合されることにより環状に整列してなるセグメントコイルを有するセグメント式ステータ構造において、直線状であり長さの異なる複数の前記導体セグメントが、前記スロットに差し込まれ、前記スロットに差し込まれて前記ステータコアの軸方向の両端面から出た前記導体セグメントの飛び出し部の長さが、前記ステータコアの外周側では前記ステータコアの軸方向に長く、前記ステータコアの内周側では前記ステータコアの軸方向に短くなるように配置され、前記ステータコアの軸方向の両端面から外に出た前記導体セグメントを把持して周方向に捻って屈曲させ、捻られた前記導体セグメントの端部を、他の導体セグメントの端部と接合し、接合された前記導体セグメントの端部が、前記ステータコアの両端面に放射線状に配置されることを特徴とする。
（２）（１）に記載されたセグメント式ステータ構造において、前記導体セグメントの両端部又は片端部の角部に切り欠き部を有し、前記導体セグメントが接合された状態で、前記切り欠き部が接合面の外側にくることを特徴とする。
（３）（１）又は（２）に記載するセグメント式ステータ構造において、前記導体セグメントが、絶縁インシュレータを備えた状態で前記スロットに備えられていることを特徴とする。
（４）（１）又は（２）に記載する電動機構造において、直線状であり長さの異なる複数の前記導体セグメントが一定の間隔を保持して整列した状態で、インサート成形によって前記絶縁インシュレータを成形して導体セグメント集合体を成し、前記スロットに前記導体セグメント集合体が差し込まれて成ることを特徴とする。
（３）（１）又は（２）に記載するセグメント式ステータ構造において、前記導体セグメントが、絶縁インシュレータを備えた状態で前記スロットに備えられていることを特徴とする。
（４）（１）又は（２）に記載する電動機構造において、直線状であり長さの異なる複数の前記導体セグメントが一定の間隔を保持して整列した状態で、インサート成形によって前記絶縁インシュレータを成形して導体セグメント集合体を成し、前記スロットに前記導体セグメント集合体が差し込まれて成ることを特徴とする。
（５）複数のスロットを放射線状に備えるステータコアと、前記スロットに備えられ前記ステータコアの径方向に一列に配列された複数の導体セグメントの、前記ステータコアの軸方向の端面から外に出た端部を把持して捻り、他の前記導体セグメントの端部と接合し、前記導体セグメントが接合されることにより環状に整列してなるセグメントコイルを有するセグメント式ステータ製造方法において、直線状であり長さの異なる複数の前記導体セグメントが、前記スロットに差し込まれ、前記スロットに差し込まれて前記ステータコアの軸方向の両端面から出た前記導体セグメントの飛び出し部の長さが、前記ステータコアの外周側では前記ステータコアの軸方向に長く、前記ステータコアの内周側では前記ステータコアの軸方向に短くなるように配置され、前記ステータコアの軸方向の両端面から外に出た前記導体セグメントの一方を、内径側より外形側の高さの低い環状の段差を有した治具に押し当てて高さを極め、前記導体セグメントの他方を把持して周方向に捻り、前記導体セグメントの端部が放射線状に整列するように屈曲させ、さらに屈曲した側を、平面を有した治具に押し当てて位置を極め、逆側の前記導体セグメントの端部を把持して周方向に捻り、前記導体セグメントの端部が放射線状に整列するように屈曲させ、前記導体セグメントの端部を、他の導体セグメントの端部と接合し、接合された前記導体セグメントの端部が、前記ステータコアの両端面に放射線状に配置されるように構成することを特徴とする。
本発明に係るセグメント式ステータ構造、及びその製造方法の作用効果について説明する。
本発明に係るセグメント式ステータ構造、及びその製造方法においては、
（１）複数のスロットを放射線状に備えるステータコアと、前記スロットに備えられ前記ステータコアの径方向に一列に配列された複数の導体セグメントの、前記ステータコアの軸方向の端面から外に出た端部を把持して捻り、他の前記導体セグメントの端部と接合し、前記導体セグメントが接合されることにより環状に整列してなるセグメントコイルを有するセグメント式ステータ構造において、直線状であり長さの異なる複数の前記導体セグメントが、前記スロットに差し込まれ、前記スロットに差し込まれて前記ステータコアの軸方向の両端面から出た前記導体セグメントの飛び出し部の長さが、前記ステータコアの外周側では前記ステータコアの軸方向に長く、前記ステータコアの内周側では前記ステータコアの軸方向に短くなるように配置され、前記ステータコアの軸方向の両端面から外に出た前記導体セグメントを把持して周方向に捻って屈曲させ、捻られた前記導体セグメントの端部を、他の導体セグメントの端部と接合し、接合された前記導体セグメントの端部が、前記ステータコアの両端面に放射線状に配置されるので、複数の高精度で３次元形状に曲げられた導体セグメントを用意する代わりに、単純形状である直線状で長さの異なる導体セグメントを用いることができ、形状が単純化することで加工費を抑えることができる。また、導体セグメントの長さをステータコアの外周側では長く、内周側では短くする事で、捻った後、接続相手の導体セグメントの先端同士の位置が揃い、溶接不良を低減できる。
本発明に係るセグメント式ステータ構造、及びその製造方法においては、
（１）複数のスロットを放射線状に備えるステータコアと、前記スロットに備えられ前記ステータコアの径方向に一列に配列された複数の導体セグメントの、前記ステータコアの軸方向の端面から外に出た端部を把持して捻り、他の前記導体セグメントの端部と接合し、前記導体セグメントが接合されることにより環状に整列してなるセグメントコイルを有するセグメント式ステータ構造において、直線状であり長さの異なる複数の前記導体セグメントが、前記スロットに差し込まれ、前記スロットに差し込まれて前記ステータコアの軸方向の両端面から出た前記導体セグメントの飛び出し部の長さが、前記ステータコアの外周側では前記ステータコアの軸方向に長く、前記ステータコアの内周側では前記ステータコアの軸方向に短くなるように配置され、前記ステータコアの軸方向の両端面から外に出た前記導体セグメントを把持して周方向に捻って屈曲させ、捻られた前記導体セグメントの端部を、他の導体セグメントの端部と接合し、接合された前記導体セグメントの端部が、前記ステータコアの両端面に放射線状に配置されるので、複数の高精度で３次元形状に曲げられた導体セグメントを用意する代わりに、単純形状である直線状で長さの異なる導体セグメントを用いることができ、形状が単純化することで加工費を抑えることができる。また、導体セグメントの長さをステータコアの外周側では長く、内周側では短くする事で、捻った後、接続相手の導体セグメントの先端同士の位置が揃い、溶接不良を低減できる。
（２）（１）に記載されたセグメント式ステータ構造において、前記導体セグメントの両端部又は片端部の角部に切り欠き部を有し、前記導体セグメントが接合された状態で、前記切り欠き部が接合面の外側にくるので、導体セグメントをスロットに差し込み易く、また捻り加工時に位置決めしやすくなり、かつ溶接時にクランプし易くする等のメリットがある。
（３）（１）又は（２）に記載するセグメント式ステータ構造において、前記導体セグメントが、絶縁インシュレータを備えた状態で前記スロットに備えられているので、導体セグメントを等間隔に並べることができ、スロット内において導体セグメントの絶縁皮膜が剥がれる事を防止できる。
（４）（１）又は（２）に記載する電動機構造において、直線状であり長さの異なる複数の前記導体セグメントが一定の間隔を保持して整列した状態で、インサート成形によって前記絶縁インシュレータを成形して導体セグメント集合体を成し、前記スロットに前記導体セグメント集合体が差し込まれて成るので、組み付け時に直接、細い導体セグメントを一本ずつ差し込む必要がなくなり、設備コストが削減できる。
（３）（１）又は（２）に記載するセグメント式ステータ構造において、前記導体セグメントが、絶縁インシュレータを備えた状態で前記スロットに備えられているので、導体セグメントを等間隔に並べることができ、スロット内において導体セグメントの絶縁皮膜が剥がれる事を防止できる。
（４）（１）又は（２）に記載する電動機構造において、直線状であり長さの異なる複数の前記導体セグメントが一定の間隔を保持して整列した状態で、インサート成形によって前記絶縁インシュレータを成形して導体セグメント集合体を成し、前記スロットに前記導体セグメント集合体が差し込まれて成るので、組み付け時に直接、細い導体セグメントを一本ずつ差し込む必要がなくなり、設備コストが削減できる。
（５）複数のスロットを放射線状に備えるステータコアと、前記スロットに備えられ前記ステータコアの径方向に一列に配列された複数の導体セグメントの、前記ステータコアの軸方向の端面から外に出た端部を把持して捻り、他の前記導体セグメントの端部と接合し、前記導体セグメントが接合されることにより環状に整列してなるセグメントコイルを有するセグメント式ステータ製造方法において、直線状であり長さの異なる複数の前記導体セグメントが、前記スロットに差し込まれ、前記スロットに差し込まれて前記ステータコアの軸方向の両端面から出た前記導体セグメントの飛び出し部の長さが、前記ステータコアの外周側では前記ステータコアの軸方向に長く、前記ステータコアの内周側では前記ステータコアの軸方向に短くなるように配置され、前記ステータコアの軸方向の両端面から外に出た前記導体セグメントの一方を、内径側より外形側の高さの低い環状の段差を有した治具に押し当てて高さを極め、前記導体セグメントの他方を把持して周方向に捻り、前記導体セグメントの端部が放射線状に整列するように屈曲させ、さらに屈曲した側を、平面を有した治具に押し当てて位置を極め、逆側の前記導体セグメントの端部を把持して周方向に捻り、前記導体セグメントの端部が放射線状に整列するように屈曲させ、前記導体セグメントの端部を、他の導体セグメントの端部と接合し、接合された前記導体セグメントの端部が、前記ステータコアの両端面に放射線状に配置されるように構成するので、複数の高精度で３次元形状に曲げられた導体セグメントを用意する代わりに、単純形状である直線状で長さの異なる導体セグメントにてステータコアが構成され、加工費を抑えることができ、直線状の導体セグメントの高さをそろえる事が容易である。又、外注製作する場合には、形状的にかさばらなくなり、搬送費及び保管費用をも抑えることが可能である。内作する場合にも複雑な形状の導体セグメントを製作する必要がなくなり、設備のイニシャルコストの低減などにも繋がる。
以下、本発明のセグメント式ステータ構造、及びその製造方法を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本実施例の絶縁インシュレータ１０に、導体セグメント１５がセットされた正面図である。図２は本実施例の絶縁インシュレータ１０に、導体セグメント１５がセットされた斜視図であり、絶縁インシュレータ１０に設けられた導体セグメント１５の差し込み穴の形状が分かるように描かれている。
図２に示す絶縁インシュレータ１０は、直方体のボディであり、長方形の貫通した差込み孔１０ｂを一列に多数有している（本事例では１つの絶縁インシュレータ１０が１２本保持する）。そして、この差し込み孔１０ｂに角柱状である導体セグメント１５を差し込み、１２本の導体セグメント１５が並行に保持可能なように作られている。また、隣の導体セグメント１５との絶縁を確保し、かつ絶縁インシュレータ１０が製造可能で必要強度を持つように、壁１０ｃの厚みは０．３ｍｍ程度としてある。絶縁インシュレータ１０の材質は、絶縁性、耐熱性等を考慮して、ＰＰＳを採用している。
絶縁インシュレータ１０の直方体のボディ側面上部付近には突起１０ａを備え、スロット２５ａに差し込んだ際に抜け留めとして機能する。
図１は本実施例の絶縁インシュレータ１０に、導体セグメント１５がセットされた正面図である。図２は本実施例の絶縁インシュレータ１０に、導体セグメント１５がセットされた斜視図であり、絶縁インシュレータ１０に設けられた導体セグメント１５の差し込み穴の形状が分かるように描かれている。
図２に示す絶縁インシュレータ１０は、直方体のボディであり、長方形の貫通した差込み孔１０ｂを一列に多数有している（本事例では１つの絶縁インシュレータ１０が１２本保持する）。そして、この差し込み孔１０ｂに角柱状である導体セグメント１５を差し込み、１２本の導体セグメント１５が並行に保持可能なように作られている。また、隣の導体セグメント１５との絶縁を確保し、かつ絶縁インシュレータ１０が製造可能で必要強度を持つように、壁１０ｃの厚みは０．３ｍｍ程度としてある。絶縁インシュレータ１０の材質は、絶縁性、耐熱性等を考慮して、ＰＰＳを採用している。
絶縁インシュレータ１０の直方体のボディ側面上部付近には突起１０ａを備え、スロット２５ａに差し込んだ際に抜け留めとして機能する。
導体セグメント１５は銅製の角柱状部材であり、切り欠き部１５ｃを両端もしくは片端に有し、外側にエナメルの絶縁被覆が成されている。その両端又は片端に有した切り欠き部１５ｃは、絶縁インシュレータ１０の中に差し込み易くする等の目的で設けられている。
この効果は、捻り加工をする際に、捻り機に取り付けられている治具への案内になり、また、溶接時に位置決め兼アースとなる治具の取り付けの際においても、同様の効果を奏する。さらに、溶接時、溶接によって導体セグメント１５が溶ける量が少なくなることにより、溶けて横に広がり隣接する導体セグメント１５と導通してしまうことも防ぐ効果がある。
なお、片端部のみに切り欠き部１５ｃのある導体セグメント１５は、端子に接続させるために、片端は未加工のままである。また、導体セグメント１５の両端は、溶接部を設けるために機械にて切削処理され、絶縁被覆がはがされている。
この絶縁インシュレータ１０に、切り欠き部１５ｃを両端もしくは片端に有した導体セグメント１５を差し込み、導体セグメント集合体２０を成す。
この効果は、捻り加工をする際に、捻り機に取り付けられている治具への案内になり、また、溶接時に位置決め兼アースとなる治具の取り付けの際においても、同様の効果を奏する。さらに、溶接時、溶接によって導体セグメント１５が溶ける量が少なくなることにより、溶けて横に広がり隣接する導体セグメント１５と導通してしまうことも防ぐ効果がある。
なお、片端部のみに切り欠き部１５ｃのある導体セグメント１５は、端子に接続させるために、片端は未加工のままである。また、導体セグメント１５の両端は、溶接部を設けるために機械にて切削処理され、絶縁被覆がはがされている。
この絶縁インシュレータ１０に、切り欠き部１５ｃを両端もしくは片端に有した導体セグメント１５を差し込み、導体セグメント集合体２０を成す。
絶縁インシュレータ１０に導体セグメント１５を差し込む際には、長さの違う導体セグメント１５を絶縁インシュレータ１０の端から順に差し込んでゆく。そして、長さの違う導体セグメント１５を絶縁インシュレータ１０の両端部から同じ長さだけ導体セグメント１５が出るように差し込み、片側に注目してみると、端から順に長さの違う導体セグメント１５が整列した状態で絶縁インシュレータ１０に保持される。
なお、絶縁インシュレータ１０に導体セグメント１５を差し込む際には、切り欠き部１５ｃが施されているために、切り欠き部の断面に案内されて絶縁インシュレータ１０に挿入することが容易であり、スムーズに挿入が行える。
なお、絶縁インシュレータ１０に導体セグメント１５を差し込む際には、切り欠き部１５ｃが施されているために、切り欠き部の断面に案内されて絶縁インシュレータ１０に挿入することが容易であり、スムーズに挿入が行える。
なお、手順としては、ステータコア２５のスロット２５ａ内に絶縁インシュレータ１０を全て挿入した後に、導体セグメント１５をスロット２５ａに差し込まれた状態の絶縁インシュレータ１０に1本ずつ順に差し込んでいく方法も考えられる。
また、導体セグメント１５を所定の間隔に並べた状態で、インサート成形によって絶縁インシュレータ１０を成形して、導体セグメント集合体２０を製作してしまう方法も考えられる。実際に、絶縁インシュレータ１０を製造する方法はインサート成形等の方法によることになり、ダミーの絶縁インシュレータ１０を必要な間隔に並べた上で成形し、最後に離型するといった手順を踏むので、本物の絶縁インシュレータ１０を並べてそのまま成形してしまえば、離型する必要は無くなる。この方法を用いれば、絶縁インシュレータ１０の切断工程を同じ工程に持ってくる必要がなくなる上に、絶縁インシュレータ１０の成形時に、後に導体セグメント１５を差し込むクリアランス等を考慮して成形する必要が無い。
更に言えば、絶縁インシュレータ１０単体で成形する場合に比べ、絶縁インシュレータ１０と導体セグメント１５を一体に成形すれば、後者のほうが絶縁インシュレータ１０と導体セグメント１５のクリアランス分だけ導体セグメント１５を太くする事が可能となる。僅かな差ではあるが、電動機は更なる高性能化を要求されており、大電流を流す必要性があるため、断面積を大きくする事は抵抗を少なくすると同時に発熱を抑える等の意味でも有効となる。
また、導体セグメント１５を所定の間隔に並べた状態で、インサート成形によって絶縁インシュレータ１０を成形して、導体セグメント集合体２０を製作してしまう方法も考えられる。実際に、絶縁インシュレータ１０を製造する方法はインサート成形等の方法によることになり、ダミーの絶縁インシュレータ１０を必要な間隔に並べた上で成形し、最後に離型するといった手順を踏むので、本物の絶縁インシュレータ１０を並べてそのまま成形してしまえば、離型する必要は無くなる。この方法を用いれば、絶縁インシュレータ１０の切断工程を同じ工程に持ってくる必要がなくなる上に、絶縁インシュレータ１０の成形時に、後に導体セグメント１５を差し込むクリアランス等を考慮して成形する必要が無い。
更に言えば、絶縁インシュレータ１０単体で成形する場合に比べ、絶縁インシュレータ１０と導体セグメント１５を一体に成形すれば、後者のほうが絶縁インシュレータ１０と導体セグメント１５のクリアランス分だけ導体セグメント１５を太くする事が可能となる。僅かな差ではあるが、電動機は更なる高性能化を要求されており、大電流を流す必要性があるため、断面積を大きくする事は抵抗を少なくすると同時に発熱を抑える等の意味でも有効となる。
図３に示すように、こうしてできた導体セグメント集合体２０を、ステータコア２５の軸方向の両端面から出た導体セグメント１５の飛び出し部の長さが、ステータコア２５の内周側よりも外周側のほうが長くなるように、ステータコア２５のスロット２５ａ内に挿入する。結果、スロット２５ａ内にステータコア２５の径方向に一列に導体セグメント１５が整列され、ステータコア２５の両端面から突き出した導体セグメント１５の先端が略すり鉢状の凹面を形成する。
この様にステータコア２５の中心部から外側に向けて、導体セグメント１５の出ている長さが順に高くなるように、導体セグメント集合体２０が差し込まれるのは、次の工程で捻られた際に、ステータコア２５の内周側から外周側にかけて形成される列の、どの列の導体セグメント１５であっても、捻られた後に同じだけの溶接シロ１５ｄ（図６参照）が取れるように配慮したからである。
次に、それぞれの導体セグメント集合体２０を図４のような略Ｘ字状になるように、片端を固定して、他端を把持して周方向に捻る。この際、導体セグメント集合体２０内の隣り合う導体セグメント１５同士、つまり径方向に隣り合う導体セグメント１５が離れるように捻ってあるので、互いに接触するようなことはなくなる。
また、スロット２５ａ同士で隣り合う導体セグメント１５同士は、同じ方向に捻られるが、高さでかわすことによって隙間が出来、結果的にお互いに接触する事はない。なお、万が一接触した場合にも、表面に絶縁被覆のエナメルが施されているので、短絡してしまうようなことはない。
この様にステータコア２５の中心部から外側に向けて、導体セグメント１５の出ている長さが順に高くなるように、導体セグメント集合体２０が差し込まれるのは、次の工程で捻られた際に、ステータコア２５の内周側から外周側にかけて形成される列の、どの列の導体セグメント１５であっても、捻られた後に同じだけの溶接シロ１５ｄ（図６参照）が取れるように配慮したからである。
次に、それぞれの導体セグメント集合体２０を図４のような略Ｘ字状になるように、片端を固定して、他端を把持して周方向に捻る。この際、導体セグメント集合体２０内の隣り合う導体セグメント１５同士、つまり径方向に隣り合う導体セグメント１５が離れるように捻ってあるので、互いに接触するようなことはなくなる。
また、スロット２５ａ同士で隣り合う導体セグメント１５同士は、同じ方向に捻られるが、高さでかわすことによって隙間が出来、結果的にお互いに接触する事はない。なお、万が一接触した場合にも、表面に絶縁被覆のエナメルが施されているので、短絡してしまうようなことはない。
片端を捻った後は、反対側も捻り、導体セグメント集合体２０単体で見ると、絶縁インシュレータ１０に中央を分断された略Ｘ字状に捻られることとなる。
詳細に見れば、最終的に端子がつけられるステータコア２５の軸方向の面をリード側、反対側を反リード側とし、ステータコア２５のスロット２５ａに差し込まれた状態の第１導体セグメント集合体２０ａの備える導体セグメントを、ステータコア２５の内側より、第１導体セグメント１５ａ１、第２導体セグメント１５ａ２、第３導体セグメント１５ａ３、第４導体セグメント１５ａ４、第５導体セグメント１５ａ５、第６導体セグメント１５ａ６、第７導体セグメント１５ａ７、第８導体セグメント１５ａ８、第９導体セグメント１５ａ９、第１０導体セグメント１５ａ１０、第１１導体セグメント１５ａ１１、第１２導体セグメント１５ａ１２とし、捻られた後、対になる第２導体セグメント集合体２０ｂの、導体セグメントは、ステータコア２５の内側より、第１導体セグメント１５ｂ１、第２導体セグメント１５ｂ２、第３導体セグメント１５ｂ３、第４導体セグメント１５ｂ４、第５導体セグメント１５ｂ５、第６導体セグメント１５ｂ６、第７導体セグメント１５ｂ７、第８導体セグメント１５ｂ８、第９導体セグメント１５ｂ９、第１０導体セグメント１５ｂ１０、第１１導体セグメント１５ｂ１１、第１２導体セグメント１５ｂ１２とすると、以下のように捻られる。
詳細に見れば、最終的に端子がつけられるステータコア２５の軸方向の面をリード側、反対側を反リード側とし、ステータコア２５のスロット２５ａに差し込まれた状態の第１導体セグメント集合体２０ａの備える導体セグメントを、ステータコア２５の内側より、第１導体セグメント１５ａ１、第２導体セグメント１５ａ２、第３導体セグメント１５ａ３、第４導体セグメント１５ａ４、第５導体セグメント１５ａ５、第６導体セグメント１５ａ６、第７導体セグメント１５ａ７、第８導体セグメント１５ａ８、第９導体セグメント１５ａ９、第１０導体セグメント１５ａ１０、第１１導体セグメント１５ａ１１、第１２導体セグメント１５ａ１２とし、捻られた後、対になる第２導体セグメント集合体２０ｂの、導体セグメントは、ステータコア２５の内側より、第１導体セグメント１５ｂ１、第２導体セグメント１５ｂ２、第３導体セグメント１５ｂ３、第４導体セグメント１５ｂ４、第５導体セグメント１５ｂ５、第６導体セグメント１５ｂ６、第７導体セグメント１５ｂ７、第８導体セグメント１５ｂ８、第９導体セグメント１５ｂ９、第１０導体セグメント１５ｂ１０、第１１導体セグメント１５ｂ１１、第１２導体セグメント１５ｂ１２とすると、以下のように捻られる。
第１導体セグメント集合体２０ａの第１導体セグメント１５ａ１の反リード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第１２導体セグメント１５ｂ１２の反リード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られる。
第１導体セグメント集合体２０ａの第２導体セグメント１５ａ２の反リード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第３導体セグメント１５ｂ３の反リード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られて付き合わせられる。
第１導体セグメント集合体２０ａの第４導体セグメント１５ａ４の反リード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第５導体セグメント１５ｂ５の反リード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られて付き合わせられる。
第１導体セグメント集合体２０ａの第６導体セグメント１５ａ６の反リード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第７導体セグメント１５ｂ７の反リード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られて付き合わせられる。
第１導体セグメント集合体２０ａの第２導体セグメント１５ａ２の反リード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第３導体セグメント１５ｂ３の反リード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られて付き合わせられる。
第１導体セグメント集合体２０ａの第４導体セグメント１５ａ４の反リード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第５導体セグメント１５ｂ５の反リード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られて付き合わせられる。
第１導体セグメント集合体２０ａの第６導体セグメント１５ａ６の反リード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第７導体セグメント１５ｂ７の反リード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られて付き合わせられる。
第１導体セグメント集合体２０ａの第８導体セグメント１５ａ８の反リード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第９導体セグメント１５ｂ９の反リード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られて付き合わせられる。
第１導体セグメント集合体２０ａの第１０導体セグメント１５ａ１０の反リード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第１１導体セグメント１５ｂ１１の反リード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られて付き合わせられる。
なお、第１導体セグメント集合体２０ａの第３導体セグメント１５ａ３、第５導体セグメント１５ａ５、第７導体セグメント１５ａ７、第９導体セグメント１５ａ９、第１１導体セグメント１５ａ１１、第１２導体セグメント１５ａ１２の反リード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ２上に来るように捻られる。
第１導体セグメント集合体２０ａの第１０導体セグメント１５ａ１０の反リード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第１１導体セグメント１５ｂ１１の反リード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られて付き合わせられる。
なお、第１導体セグメント集合体２０ａの第３導体セグメント１５ａ３、第５導体セグメント１５ａ５、第７導体セグメント１５ａ７、第９導体セグメント１５ａ９、第１１導体セグメント１５ａ１１、第１２導体セグメント１５ａ１２の反リード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ２上に来るように捻られる。
一方、第１導体セグメント集合体２０ａの第２導体セグメント１５ａ２のリード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第１導体セグメント１５ｂ１のリード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られる。
第１導体セグメント集合体２０ａの第４導体セグメント１５ａ４のリード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第３導体セグメント１５ｂ３のリード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られて付き合わせられる。
第１導体セグメント集合体２０ａの第６導体セグメント１５ａ６のリード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第５導体セグメント１５ｂ５のリード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られて付き合わせられる。
第１導体セグメント集合体２０ａの第８導体セグメント１５ａ８のリード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第７導体セグメント１５ｂ７のリード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られて付き合わせられる。
第１導体セグメント集合体２０ａの第４導体セグメント１５ａ４のリード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第３導体セグメント１５ｂ３のリード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られて付き合わせられる。
第１導体セグメント集合体２０ａの第６導体セグメント１５ａ６のリード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第５導体セグメント１５ｂ５のリード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られて付き合わせられる。
第１導体セグメント集合体２０ａの第８導体セグメント１５ａ８のリード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第７導体セグメント１５ｂ７のリード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られて付き合わせられる。
第１導体セグメント集合体２０ａの第１０導体セグメント１５ａ１０のリード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第９導体セグメント１５ｂ９のリード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られて付き合わせられる。
第１導体セグメント集合体２０ａの第１２導体セグメント１５ａ１２のリード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第１１導体セグメント１５ｂ１１のリード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られて付き合わせられる。
なお、第１導体セグメント集合体２０ａの第１１導体セグメント１５ａ１１、第３導体セグメント１５ａ３、第５導体セグメント１５ａ５、第７導体セグメント１５ａ７、第９導体セグメント１５ａ９、第１１導体セグメント１５ａ１１のリード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ２上に来るように捻られる。
第１導体セグメント集合体２０ａの第１２導体セグメント１５ａ１２のリード側の一端と、第２導体セグメント集合体２０ｂの第１１導体セグメント１５ｂ１１のリード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ１上に来るように捻られて付き合わせられる。
なお、第１導体セグメント集合体２０ａの第１１導体セグメント１５ａ１１、第３導体セグメント１５ａ３、第５導体セグメント１５ａ５、第７導体セグメント１５ａ７、第９導体セグメント１５ａ９、第１１導体セグメント１５ａ１１のリード側の一端は、ステータコア２５の中心から出る放射線Ｌ２上に来るように捻られる。
図５には、ステータコア２５に差し込まれ、捻られた後の導体セグメント１５の先端が、放射線状に整列している様子であり、図６は図５のＡ部の斜視図である。
図４では、導体セグメント集合体２０単体で説明したが、実際に複数の隣り合う導体セグメント集合体２０が別の導体セグメント集合体２０と（本実施例では８スロット離れた導体セグメント集合体２０同士が対になる）対になるように捻られるので、図６のように複雑な形状となる。
そして、導体セグメント１５の先端は、導体セグメント集合体２０の片側から長さが順に長くなるように構成されているので、捻られた後にステータコア２５の中心から出る放射線上に並ぶこととなり、その高さは揃えられる。
図４では、導体セグメント集合体２０単体で説明したが、実際に複数の隣り合う導体セグメント集合体２０が別の導体セグメント集合体２０と（本実施例では８スロット離れた導体セグメント集合体２０同士が対になる）対になるように捻られるので、図６のように複雑な形状となる。
そして、導体セグメント１５の先端は、導体セグメント集合体２０の片側から長さが順に長くなるように構成されているので、捻られた後にステータコア２５の中心から出る放射線上に並ぶこととなり、その高さは揃えられる。
このように、両端を捻られた導体セグメント集合体２０は、別のスロット２５ａに収められる導体セグメント集合体２０と、リード側、反リード側でそれぞれの導体セグメント１５毎に対になる導体セグメント１５と、溶接シロ１５ｄの部分にてＴＩＧ溶接される。溶接シロ１５ｄは、導体セグメント１５が定寸に切断される際に、被覆剥がし加工が施されており、絶縁被覆を持たない銅の地肌がむき出した状態となっている。
溶接される事で、導体セグメント１５は図５に示すように環状に整列し、スロット２５ａごとに差し込まれている４８個の導体セグメント集合体２０が３相の電気回路を構成する。
そして、このように３相分の導体セグメントが溶接されステータ構造式コイルが出来上がり、端子部を接合する。そして、ＴＩＧ溶接部を含んだ溶接シロ１５ｄが被覆されていない状態であるので、紛体塗装によって絶縁処理を行った後、コイルにワニスを含浸させて固着し完成する。
溶接される事で、導体セグメント１５は図５に示すように環状に整列し、スロット２５ａごとに差し込まれている４８個の導体セグメント集合体２０が３相の電気回路を構成する。
そして、このように３相分の導体セグメントが溶接されステータ構造式コイルが出来上がり、端子部を接合する。そして、ＴＩＧ溶接部を含んだ溶接シロ１５ｄが被覆されていない状態であるので、紛体塗装によって絶縁処理を行った後、コイルにワニスを含浸させて固着し完成する。
上述の導体セグメント１５の捻りについては、導体セグメント集合体２０の形状的特長より、セグメント捻り装置にも工夫が必要となる。本発明であるステータ構造式コイルの製造方法は、その点を考慮したものである。
セグメント捻り装置に関しては、本出願人が出願した特開２００４−２８２９４７号公報にその構成が開示されており、その一部を発明のセグメント式ステータ構造を持つセグメントコイルが製作可能なように対応させたものである。
このセグメント捻り装置は、所定位置に保持されたステータコア２５の有する導体セグメント１５の端部を保持し、捻るための複数の捻り円環と、複数の捻り円環の交換を行う円盤状治具交換装置と、捻り円環に対して着脱自在に設けられ、円盤状治具交換装置によって交換され装着された捻り円環を軸方向に移動させて導体セグメント１５の端部に係合させた後、捻り円環を軸方向に上昇させつつ周方向に回転させる着脱式駆動機構と、ステータコア２５の位置決めを上部から押さえ、かつ捻り円環で捻る際に導体セグメント１５が変形しないように保持するカフサ機構等を有している。
セグメント捻り装置に関しては、本出願人が出願した特開２００４−２８２９４７号公報にその構成が開示されており、その一部を発明のセグメント式ステータ構造を持つセグメントコイルが製作可能なように対応させたものである。
このセグメント捻り装置は、所定位置に保持されたステータコア２５の有する導体セグメント１５の端部を保持し、捻るための複数の捻り円環と、複数の捻り円環の交換を行う円盤状治具交換装置と、捻り円環に対して着脱自在に設けられ、円盤状治具交換装置によって交換され装着された捻り円環を軸方向に移動させて導体セグメント１５の端部に係合させた後、捻り円環を軸方向に上昇させつつ周方向に回転させる着脱式駆動機構と、ステータコア２５の位置決めを上部から押さえ、かつ捻り円環で捻る際に導体セグメント１５が変形しないように保持するカフサ機構等を有している。
本実施例によるセグメントコイルを、上述の設備にて製作するには、図７または図８に示すような、導体セグメント押さえ機構が必要となる。
この機構は、導体セグメント１５の高さを決める上で重要であり、ステータコア２５を設備に設置したのち、導体セグメント１５の先端を段付治具６０または平面治具６１によって、上から押さえ、位置をきめる機構であり、上部からは段付治具６０または平面治具６１にて、下部からは捻り円環にて圧力を加える事で、精度良い捻りが実現できる。
導体セグメント押さえ機構はステータコア２５の備える導体セグメント集合体２０の状態によって使用する治具が異なる。図７に示す、捻る前の導体セグメント集合体２０を押さえる段付治具６０と、図８に示す、捻られた後の平らになった面を抑える平面治具６１の２種である。それぞれ状態によって、それに適した形の治具を用いて端を押さえて高さを規制することで、捻った後の導体セグメント１５の先端高さをそろえ、溶接時に導体セグメント１５の先端のばらつきが少ないので、溶接不良を減少させる効果がある。
この機構は、導体セグメント１５の高さを決める上で重要であり、ステータコア２５を設備に設置したのち、導体セグメント１５の先端を段付治具６０または平面治具６１によって、上から押さえ、位置をきめる機構であり、上部からは段付治具６０または平面治具６１にて、下部からは捻り円環にて圧力を加える事で、精度良い捻りが実現できる。
導体セグメント押さえ機構はステータコア２５の備える導体セグメント集合体２０の状態によって使用する治具が異なる。図７に示す、捻る前の導体セグメント集合体２０を押さえる段付治具６０と、図８に示す、捻られた後の平らになった面を抑える平面治具６１の２種である。それぞれ状態によって、それに適した形の治具を用いて端を押さえて高さを規制することで、捻った後の導体セグメント１５の先端高さをそろえ、溶接時に導体セグメント１５の先端のばらつきが少ないので、溶接不良を減少させる効果がある。
次に、第１捻り機５３の動作に関して説明する。両側を捻る必要があるが、最初は、反リード側を捻る場合の説明をする。
まず、ステータコア２５を所定位置にセットする。セグメント捻り装置にステータコア２５を所定位置に投入したステータコア２５を保持し、カフサ内径ガイドを降下させてステータコア２５の内側にセットする。
次に、図７に示すように、段付治具６０を待機位置から降ろして、必要な高さにセットする。
なお、ステータコア２５の保持する導体セグメント１５は、各スロット２５ａに１２列あるが、狭い範囲に密に存在する導体セグメント１５の先端をそれぞれ把持して一度に捻る事は、スペース的に困難である。そこで、一度に捻る導体セグメント１５は４本であり、最初の捻り円環では２、３、４、５列目を把持して同時に捻り、次の捻り円環では６、７、８、９列目を把持して同時に捻り、最後の捻り円環では１、１０、１１、１２列目を把持して同時に捻る。
まず、ステータコア２５を所定位置にセットする。セグメント捻り装置にステータコア２５を所定位置に投入したステータコア２５を保持し、カフサ内径ガイドを降下させてステータコア２５の内側にセットする。
次に、図７に示すように、段付治具６０を待機位置から降ろして、必要な高さにセットする。
なお、ステータコア２５の保持する導体セグメント１５は、各スロット２５ａに１２列あるが、狭い範囲に密に存在する導体セグメント１５の先端をそれぞれ把持して一度に捻る事は、スペース的に困難である。そこで、一度に捻る導体セグメント１５は４本であり、最初の捻り円環では２、３、４、５列目を把持して同時に捻り、次の捻り円環では６、７、８、９列目を把持して同時に捻り、最後の捻り円環では１、１０、１１、１２列目を把持して同時に捻る。
次に、同様の工程を経てリード側も捻る。装置は段取り換えを行って同じ装置にて捻っても良いし、搬送して別の装置にて捻るのでもかまわない。ここでは、説明の都合上、第１捻り機５３とは別の第２捻り機５５で捻ることとする。
まず、ステータコア２５を所定位置にセットする。第２捻り機５５にステータコア２５を所定位置に投入した後、ステータガイドを降下させてステータコア２５を保持する。
次に、図８に示すように、平面治具６１を待機位置から降ろして、必要な高さにセットする。
次に捻り円環をセットする。なお、一度に捻る導体セグメント１５はリード側と同様に４本であり、最初の捻り円環では１、２、３、４列目を把持して同時に捻り、次の捻り円環では５、６、７、８列目を把持して同時に捻り、最後の捻り円環では９、１０、１１、１２列目を把持して同時に捻る。
まず、ステータコア２５を所定位置にセットする。第２捻り機５５にステータコア２５を所定位置に投入した後、ステータガイドを降下させてステータコア２５を保持する。
次に、図８に示すように、平面治具６１を待機位置から降ろして、必要な高さにセットする。
次に捻り円環をセットする。なお、一度に捻る導体セグメント１５はリード側と同様に４本であり、最初の捻り円環では１、２、３、４列目を把持して同時に捻り、次の捻り円環では５、６、７、８列目を把持して同時に捻り、最後の捻り円環では９、１０、１１、１２列目を把持して同時に捻る。
次に、ステータ構造式コイルの製造工程について説明する。
図９は、本発明の電動機の製造工程について図示されており、巻線切出端末加工工程５０、絶縁インシュレータ挿入工程５１、コアへの挿入工程５２等からなり、下工程の捻り工程等へと引き渡すレイアウトになっている。
巻線切出端末加工工程５０では、コイルに巻いた銅線を所定長さに直線切出しし、導体セグメント１５として、切り欠き部１５ｃを追加し、絶縁被覆を剥離する。
絶縁インシュレータ挿入工程５１では、絶縁インシュレータ１０に導体セグメント１５を長さが順に長くなるように挿入していく。この際、絶縁インシュレータ１０は、導体セグメント１５が抜け落ちない程度の公差に製作されているので、導体セグメント集合体２０が製作された後、所定の形状が維持される。
図９は、本発明の電動機の製造工程について図示されており、巻線切出端末加工工程５０、絶縁インシュレータ挿入工程５１、コアへの挿入工程５２等からなり、下工程の捻り工程等へと引き渡すレイアウトになっている。
巻線切出端末加工工程５０では、コイルに巻いた銅線を所定長さに直線切出しし、導体セグメント１５として、切り欠き部１５ｃを追加し、絶縁被覆を剥離する。
絶縁インシュレータ挿入工程５１では、絶縁インシュレータ１０に導体セグメント１５を長さが順に長くなるように挿入していく。この際、絶縁インシュレータ１０は、導体セグメント１５が抜け落ちない程度の公差に製作されているので、導体セグメント集合体２０が製作された後、所定の形状が維持される。
コアへの挿入工程５２では、送り機５６から投入されたステータコア２５に対して上部から導体セグメント集合体２０をスロット２５ａに差し込んでゆく。全てのスロット２５ａに導体セグメント集合体２０を差し込んだ後、次の工程に引き渡す。
第１捻り機５３（リード側）では、内径側より外形側の高さの低い環状の段差を有した、段付治具６０の下方にステータコア２５を配置し、ステータコア２５の下方から、導体セグメント１５の先端を把持し、上方の段付治具６０に押し当てながら捻ることで、一定の高さに揃う様に導体セグメント１５を捻ることが可能になる。
一方の面の導体セグメント１５を捻り終えたら、反転機５４にステータコア２５を渡し、反転させ、第２捻り機５５（反リード側）に渡す。
反転機５４によって反転されたステータコア２５は、第１捻り機５３が捻り終えた側の導体セグメント１５の先端は平らになり、ステータコア２５の上方から平面治具６１をステータコア２５に当てて、ステータコア２５の下方から、導体セグメント１５の先端を把持し、上方の平面治具６１に押し当てながら捻る事で、一定の高さにそろうように導体セグメント１５を捻ることが可能になる。
第１捻り機５３（リード側）では、内径側より外形側の高さの低い環状の段差を有した、段付治具６０の下方にステータコア２５を配置し、ステータコア２５の下方から、導体セグメント１５の先端を把持し、上方の段付治具６０に押し当てながら捻ることで、一定の高さに揃う様に導体セグメント１５を捻ることが可能になる。
一方の面の導体セグメント１５を捻り終えたら、反転機５４にステータコア２５を渡し、反転させ、第２捻り機５５（反リード側）に渡す。
反転機５４によって反転されたステータコア２５は、第１捻り機５３が捻り終えた側の導体セグメント１５の先端は平らになり、ステータコア２５の上方から平面治具６１をステータコア２５に当てて、ステータコア２５の下方から、導体セグメント１５の先端を把持し、上方の平面治具６１に押し当てながら捻る事で、一定の高さにそろうように導体セグメント１５を捻ることが可能になる。
こうして、両側の導体セグメント１５を捻り、導体セグメント集合体２０の単体で見ると、図４の様に略Ｘ字状になり、導体セグメント１５の端の高さが同じになったステータコア２５を、図示しない溶接工程に引き渡す。
溶接工程では、導体セグメント１５毎にアースが取れるように治具を設置し、ＴＩＧ溶接機により溶接を行う。溶接対象である導体セグメント１５は、前工程で捻り機に捻られた際に、対になる導体セグメント１５同士がほぼ隙間の無い状態に隣接する位置に、また対になる導体セグメント１５同士の隣接面とは逆側の面にお互いの切り欠き部１５ｃが来る位置に捻られているので、溶接治具が挿入し易く、溶接時に入熱し易い。よって、溶接不良の低減が期待できる。
このように、両面の導体セグメント１５を溶接する事で、３相の電気回路が構成される。
この後の工程で、端子部を接合し、ＴＩＧ溶接部の絶縁処理を紛体塗装によって行った後、コイルにワニスを含浸させて固着し完成する。
溶接工程では、導体セグメント１５毎にアースが取れるように治具を設置し、ＴＩＧ溶接機により溶接を行う。溶接対象である導体セグメント１５は、前工程で捻り機に捻られた際に、対になる導体セグメント１５同士がほぼ隙間の無い状態に隣接する位置に、また対になる導体セグメント１５同士の隣接面とは逆側の面にお互いの切り欠き部１５ｃが来る位置に捻られているので、溶接治具が挿入し易く、溶接時に入熱し易い。よって、溶接不良の低減が期待できる。
このように、両面の導体セグメント１５を溶接する事で、３相の電気回路が構成される。
この後の工程で、端子部を接合し、ＴＩＧ溶接部の絶縁処理を紛体塗装によって行った後、コイルにワニスを含浸させて固着し完成する。
このように、導体セグメントが３次元形状である略Ｕ字型、あるいは直線形状に近い場合には、その製作に巻線切出端末加工工程と成形工程と整列工程の３工程を必要とし、製品の曲げ精度を要求されたが、本発明の導体セグメント１５は直線状であるので、巻線切出端末加工工程５０のみで加工が可能で、加工精度は曲げ工程を必要としないので出し易い。よって、導体セグメント自体の加工コストを下げる事が可能となる。
また、本発明の導体セグメント１５では、巻線切出端末加工工程５０、絶縁インシュレータ挿入工程５１、コアへの挿入工程５２等を経て、下工程の第１捻り機５３、反転機５４、第２捻り機５５からなる捻り工程へと引き渡すことができるので、従来技術で行われてきた、導体セグメントの種類ごとの成形機、整列機を用意する必要がなく、異なる巻き数の製品を流す場合でも、巻線切出端末加工工程５０と絶縁インシュレータ挿入工程５１を共通で使用できるため、イニシャルコストの削減化可能で、設備設置面積も大幅に減少させる事ができる。なおかつ、工程数の削減によってリードタイムの短縮が期待でき、設備のメンテナンス等の負荷軽減が期待できる。これらの効果により、さらなる製品コスト削減に繋がる。
また、本発明の導体セグメント１５では、巻線切出端末加工工程５０、絶縁インシュレータ挿入工程５１、コアへの挿入工程５２等を経て、下工程の第１捻り機５３、反転機５４、第２捻り機５５からなる捻り工程へと引き渡すことができるので、従来技術で行われてきた、導体セグメントの種類ごとの成形機、整列機を用意する必要がなく、異なる巻き数の製品を流す場合でも、巻線切出端末加工工程５０と絶縁インシュレータ挿入工程５１を共通で使用できるため、イニシャルコストの削減化可能で、設備設置面積も大幅に減少させる事ができる。なおかつ、工程数の削減によってリードタイムの短縮が期待でき、設備のメンテナンス等の負荷軽減が期待できる。これらの効果により、さらなる製品コスト削減に繋がる。
上述したように、本実施例によるセグメント式ステータ構造によれば、以下の効果を奏する。
（１）複数のスロット２５ａを放射線状に備えるステータコア２５と、スロット２５ａに備えられステータコア２５の径方向に一列に配列された複数の導体セグメント１５の、ステータコア２５の軸方向の端面から外に出た端部を把持して捻り、他の導体セグメント１５の端部と接合し、導体セグメント１５が接合されることにより環状に整列してなるセグメントコイルを有するセグメント式ステータ構造において、直線状であり長さの異なる複数の導体セグメント１５が、スロット２５ａに差し込まれ、スロット２５ａに差し込まれてステータコア２５の軸方向の両端面から出た導体セグメント１５の飛び出し部の長さが、ステータコア２５の外周側ではステータコア２５の軸方向に長く、ステータコア２５の内周側ではステータコア２５の軸方向に短くなるように配置され、ステータコア２５の軸方向の両端面から外に出た導体セグメント１５を把持して周方向に捻って屈曲させ、捻られた導体セグメント１５の端部を、他の導体セグメント１５の端部と接合し、接合された導体セグメント１５の端部が、ステータコア２５の両端面に放射線状に配置されるので、複数の高精度で３次元形状に曲げられた導体セグメントを用意する代わりに、単純形状である直線状で長さの異なる導体セグメント１５を用いることができ、形状が単純化することで加工費を抑えることができる。また、導体セグメント１５の長さをステータコア２５の外周側では長く、内周側では短くする事で、捻った後、接続相手の導体セグメント１５の先端同士の位置が揃い、溶接不良を低減できる。
（１）複数のスロット２５ａを放射線状に備えるステータコア２５と、スロット２５ａに備えられステータコア２５の径方向に一列に配列された複数の導体セグメント１５の、ステータコア２５の軸方向の端面から外に出た端部を把持して捻り、他の導体セグメント１５の端部と接合し、導体セグメント１５が接合されることにより環状に整列してなるセグメントコイルを有するセグメント式ステータ構造において、直線状であり長さの異なる複数の導体セグメント１５が、スロット２５ａに差し込まれ、スロット２５ａに差し込まれてステータコア２５の軸方向の両端面から出た導体セグメント１５の飛び出し部の長さが、ステータコア２５の外周側ではステータコア２５の軸方向に長く、ステータコア２５の内周側ではステータコア２５の軸方向に短くなるように配置され、ステータコア２５の軸方向の両端面から外に出た導体セグメント１５を把持して周方向に捻って屈曲させ、捻られた導体セグメント１５の端部を、他の導体セグメント１５の端部と接合し、接合された導体セグメント１５の端部が、ステータコア２５の両端面に放射線状に配置されるので、複数の高精度で３次元形状に曲げられた導体セグメントを用意する代わりに、単純形状である直線状で長さの異なる導体セグメント１５を用いることができ、形状が単純化することで加工費を抑えることができる。また、導体セグメント１５の長さをステータコア２５の外周側では長く、内周側では短くする事で、捻った後、接続相手の導体セグメント１５の先端同士の位置が揃い、溶接不良を低減できる。
（２）（１）に記載されたセグメント式ステータ構造において、導体セグメント１５の両端部又は片端部の角部に切り欠き部１５ｃを有し、導体セグメント１５が接合された状態で、前記切り欠き部１５ｃが接合面の外側にくるので、導体セグメント１５をスロット２５ａに差し込み易く、また捻り加工時に位置決めしやすくなり、かつ溶接時にクランプし易くする等のメリットがある。
（３）（１）又は（２）に記載するセグメント式ステータ構造において、導体セグメント１５が、絶縁インシュレータ１０を備えた状態でスロット２５ａに備えられているので、導体セグメント１５を等間隔に並べることができ、スロット２５ａ内において導体セグメント１５の絶縁皮膜が剥がれる事を防止できる。
（４）（１）又は（２）に記載する電動機構造において、直線状であり長さの異なる複数の導体セグメント１５が一定の間隔を保持して整列した状態で、インサート成形によって絶縁インシュレータ１０を成形して導体セグメント集合体２０を成し、スロット２５ａに導体セグメント集合体２０が差し込まれて成るので、組み付け時に直接、細い導体セグメント集合体２０を一本ずつ差し込む必要がなくなり、設備コストが削減できる。
（３）（１）又は（２）に記載するセグメント式ステータ構造において、導体セグメント１５が、絶縁インシュレータ１０を備えた状態でスロット２５ａに備えられているので、導体セグメント１５を等間隔に並べることができ、スロット２５ａ内において導体セグメント１５の絶縁皮膜が剥がれる事を防止できる。
（４）（１）又は（２）に記載する電動機構造において、直線状であり長さの異なる複数の導体セグメント１５が一定の間隔を保持して整列した状態で、インサート成形によって絶縁インシュレータ１０を成形して導体セグメント集合体２０を成し、スロット２５ａに導体セグメント集合体２０が差し込まれて成るので、組み付け時に直接、細い導体セグメント集合体２０を一本ずつ差し込む必要がなくなり、設備コストが削減できる。
（５）複数のスロットを放射線状に備えるステータコア２５と、スロット２５ａに備えられステータコア２５の径方向に一列に配列された複数の導体セグメント１５の、ステータコア２５の軸方向の端面から外に出た端部を把持して捻り、他の導体セグメント１５の端部と接合し、導体セグメント１５が接合されることにより環状に整列してなるセグメントコイルを有するセグメント式ステータ製造方法において、直線状であり長さの異なる複数の導体セグメント１５が、スロット２５ａに差し込まれ、スロット２５ａに差し込まれてステータコア２５の軸方向の両端面から出た導体セグメント１５の飛び出し部の長さが、ステータコア２５の外周側ではステータコア２５の軸方向に長く、ステータコア２５の内周側ではステータコア２５の軸方向に短くなるように配置され、ステータコア２５の軸方向の両端面から外に出た導体セグメント１５の一方を、内径側より外形側の高さの低い環状の段差を有した治具に押し当てて高さを極め、導体セグメント１５の他方を把持して周方向に捻り、導体セグメント１５の端部が放射線状に整列するように屈曲させ、さらに屈曲した側を、平面を有した治具に押し当てて位置を極め、逆側の導体セグメント１５の端部を把持して周方向に捻り、導体セグメント１５の端部が放射線状に整列するように屈曲させ、導体セグメント１５の端部を、他の導体セグメント１５の端部と接合し、接合された導体セグメント１５の端部が、ステータコア２５の両端面に放射線状に配置されるように構成するので、複数の高精度で３次元形状に曲げられた導体セグメントを用意する代わりに、単純形状である直線状で長さの異なる導体セグメント１５にてステータコア２５が構成され、加工費を抑えることができ、直線状の導体セグメント１５の高さをそろえる事が容易である。又、外注製作する場合には、形状的にかさばらなくなり、搬送費及び保管費用をも抑えることが可能である。内作する場合にも複雑な形状の導体セグメントを製作する必要がなくなり、設備のイニシャルコストの低減などにも繋がる。
以上、本発明のセグメント式ステータ構造、及びその製造方法の実施形態について説明したが、
導体セグメント１５は絶縁被覆されたものに限らない。絶縁被覆されていない、導体セグメント１５を用いても、ステータコア２５のスロット２５ａに備えられる状態では、絶縁インシュレータ１０によって導体セグメント１５の各々が絶縁され、最終的に樹脂モールド等の方法で絶縁を確保する事で全体としての絶縁が確保できる。
絶縁インシュレータ１０の材質はＰＰＳに限らない。薄さと絶縁性が確保できれば良い。
導体セグメント１５は絶縁被覆されたものに限らない。絶縁被覆されていない、導体セグメント１５を用いても、ステータコア２５のスロット２５ａに備えられる状態では、絶縁インシュレータ１０によって導体セグメント１５の各々が絶縁され、最終的に樹脂モールド等の方法で絶縁を確保する事で全体としての絶縁が確保できる。
絶縁インシュレータ１０の材質はＰＰＳに限らない。薄さと絶縁性が確保できれば良い。
１０ 絶縁インシュレータ
１０ａ 突起
１０ｂ 差し込み孔
１０ｃ 壁
１５ 導体セグメント
１５ｃ 切り欠き部
１５ｄ 溶接シロ
２０ 導体セグメント集合体
２０ａ 第１導体セグメント集合体
２０ｂ 第２導体セグメント集合体
２５ ステータコア
２５ａ スロット
５０ 巻線切出端末加工工程
５１ 絶縁インシュレータ挿入工程
５２ 挿入工程
５３ 第１捻り機
５４ 反転機
５５ 第２捻り機
１０ａ 突起
１０ｂ 差し込み孔
１０ｃ 壁
１５ 導体セグメント
１５ｃ 切り欠き部
１５ｄ 溶接シロ
２０ 導体セグメント集合体
２０ａ 第１導体セグメント集合体
２０ｂ 第２導体セグメント集合体
２５ ステータコア
２５ａ スロット
５０ 巻線切出端末加工工程
５１ 絶縁インシュレータ挿入工程
５２ 挿入工程
５３ 第１捻り機
５４ 反転機
５５ 第２捻り機
Claims (5)
- 複数のスロットを放射線状に備えるステータコアと、
前記スロットに備えられ前記ステータコアの径方向に一列に配列された複数の導体セグメントの、前記ステータコアの軸方向の端面から外に出た端部を把持して捻り、他の前記導体セグメントの端部と接合し、前記導体セグメントが接合されることにより環状に整列してなるセグメントコイルを有するセグメント式ステータ構造において、
直線状であり長さの異なる複数の前記導体セグメントが、前記スロットに差し込まれ、
前記スロットに差し込まれて前記ステータコアの軸方向の両端面から出た前記導体セグメントの飛び出し部の長さが、前記ステータコアの外周側では前記ステータコアの軸方向に長く、前記ステータコアの内周側では前記ステータコアの軸方向に短くなるように配置され、
前記ステータコアの軸方向の両端面から外に出た前記導体セグメントを把持して周方向に捻って屈曲させ、
捻られた前記導体セグメントの端部を、他の導体セグメントの端部と接合し、
接合された前記導体セグメントの端部が、前記ステータコアの両端面に放射線状に配置されることを特徴としたセグメント式ステータ構造。 - 請求項１に記載されたセグメント式ステータ構造において、
前記導体セグメントの両端部又は片端部の角部に切り欠き部を有し、前記導体セグメントが接合された状態で、前記切り欠き部が接合面の外側にくることを特徴としたセグメント式ステータ構造。 - 請求項１又は請求項２に記載するセグメント式ステータ構造において、
前記導体セグメントが、前記絶縁インシュレータを備えた状態で前記スロットに備えられていることを特徴としたセグメント式ステータ構造。 - 請求項１又は請求項２に記載する電動機構造において、
直線状であり長さの異なる複数の前記導体セグメントが一定の間隔を保持して整列した状態で、インサート成形によって前記絶縁インシュレータを成形して導体セグメント集合体を成し、
前記スロットに前記導体セグメント集合体が差し込まれて成ることを特徴としたセグメント式ステータ構造。 - 複数のスロットを放射線状に備えるステータコアと、
前記スロットに備えられ前記ステータコアの径方向に一列に配列された複数の前記導体セグメントの、前記ステータコアの軸方向の端面から外に出た端部を把持して捻り、他の前記導体セグメントの端部と接合し、前記導体セグメントが接合されることにより環状に整列してなるセグメントコイルを有するセグメント式ステータ製造方法において、
直線状であり長さの異なる複数の前記導体セグメントが、前記スロットに差し込まれ、
前記スロットに差し込まれて前記ステータコアの軸方向の両端面から出た前記導体セグメントの飛び出し部の長さが、前記ステータコアの外周側では前記ステータコアの軸方向に長く、前記ステータコアの内周側では前記ステータコアの軸方向に短くなるように配置され、
前記ステータコアの軸方向の両端面から外に出た前記導体セグメントの一方を、内径側より外形側の高さの低い環状の段差を有した治具に押し当てて高さを極め、前記導体セグメントの他方を把持して周方向に捻り、前記導体セグメントの端部が放射線状に整列するように屈曲させ、
さらに屈曲した側を、平面を有した治具に押し当てて位置を極め、逆側の前記導体セグメントの端部を把持して周方向に捻り、前記導体セグメントの端部が放射線状に整列するように屈曲させ、
前記導体セグメントの端部を、他の導体セグメントの端部と接合し、
接合された前記導体セグメントの端部が、前記ステータコアの両端面に放射線状に配置されるように構成することを特徴としたセグメント式ステータ製造方法。
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-
2004
- 2004-11-26 JP JP2004342748A patent/JP4475108B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN113039709A (zh) * | 2018-11-16 | 2021-06-25 | 株式会社东芝 | 定子的制造方法 |
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| WO2021144900A1 (ja) * | 2020-01-15 | 2021-07-22 | 株式会社 東芝 | 固定子および固定子の製造方法 |
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