JP5845931B2 - セグメントコイル、ステータ及びセグメントコイルの製造方法、ステータの製造方法 - Google Patents
セグメントコイル、ステータ及びセグメントコイルの製造方法、ステータの製造方法 Download PDFInfo
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Description
本発明はセグメントコイル、該セグメントコイルを用いてなるステータ及び前記セグメントコイルの製造方法、前記該セグメントコイルを用いてなるステータの製造方法に関する。
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。
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。
上記特許文献１は、回転電機の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に関する発明で、端部側コイルエンドにおける端部先端部間の電気絶縁性を良好に確保しつつ、モータ径の縮小とモータの軽量化を実現できるメリットがある。
しかし上記特許文献１は、絶縁被膜を備える導線をステータコアの径方向外側へ屈曲させる構成であることから、曲げ加工時に絶縁被膜に加工ストレスが負荷されることで絶縁被膜に劣化が生じる可能性があるという問題があった。
またコイルエンド部の加工が複雑になるため、同一スロット内におけるコイルのターン数を増やすことが難しいという問題があった。
しかし上記特許文献１は、絶縁被膜を備える導線をステータコアの径方向外側へ屈曲させる構成であることから、曲げ加工時に絶縁被膜に加工ストレスが負荷されることで絶縁被膜に劣化が生じる可能性があるという問題があった。
またコイルエンド部の加工が複雑になるため、同一スロット内におけるコイルのターン数を増やすことが難しいという問題があった。
そこで本発明は上記従来における問題点を解決し、ステータコアのスロットに整列配置されるセグメントコイルにおいて、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、特にコイルエンド部において絶縁被膜に劣化が生じることを効果的に防止することができ、また同一スロット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、ステータ及びセグメントコイルの製造方法、ステータの製造方法の提供を課題とする。
本発明のセグメントコイルは、ステータコアのスロット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コイル中央部と、前記スロットの外部に突出するコイルエンド部とを備えると共に、コイルの最表面に絶縁層を形成してあるものにおいて、前記コイルエンド部は、前記絶縁層の厚みを前記コイル中央部における前記絶縁層の厚みよりも厚肉に形成してなる厚肉領域を有すると共に、前記ステータコアの径方向外側に向けてコイルを傾斜させてなる傾斜領域を有することを第１の特徴としている。
上記本発明の第１の特徴によれば、セグメントコイルは、ステータコアのスロット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コイル中央部と、前記スロットの外部に突出するコイルエンド部とを備えると共に、コイルの最表面に絶縁層を形成してあるものにおいて、前記コイルエンド部は、前記絶縁層の厚みを前記コイル中央部における前記絶縁層の厚みよりも厚肉に形成してなる厚肉領域を有すると共に、前記ステータコアの径方向外側に向けてコイルを傾斜させてなる傾斜領域を有することから、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、スロットの内部においては、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におけるコイル中央部間を効果的に近接させることができる。またスロットの外部においては、隣接するセグメントコイルにおけるコイルエンド部間に効果的に隙間を設けることができる。
よって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、特にコイルエンド部において絶縁被膜に劣化が生じることを効果的に防止することができる。
よって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、特にコイルエンド部において絶縁被膜に劣化が生じることを効果的に防止することができる。
また本発明のステータは、上記のセグメントコイルをステータコアのスロットに複数整列配置させてなるステータであって、前記複数の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１組の隣接するセグメントコイルが、前記コイル中央部及び前記コイルエンド部の厚肉領域において、ステータコアの径方向に接触し、且つ接触箇所におけるステータコアの径方向におけるコイル間距離が、コイル中央部よりもコイルエンド部の方が大きいことを第２の特徴としている。
上記本発明の第２の特徴によれば、ステータは、上記のセグメントコイルをステータコアのスロットに複数整列配置させてなるステータであって、前記複数の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１組の隣接するセグメントコイルが、前記コイル中央部及び前記コイルエンド部の厚肉領域において、ステータコアの径方向に接触し、且つ接触箇所におけるステータコアの径方向におけるコイル間距離が、コイル中央部よりもコイルエンド部の方が大きいことから、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１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。
また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。
また本発明のステータは、上記本発明の第２の特徴に加えて、前記複数のセグメントコイルは、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において、前記傾斜領域におけるコイルの傾斜角度が、前記ステータ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が大きいことを第３の特徴としている。
上記本発明の第３の特徴によれば、ステータは、上記本発明の第２の特徴による作用効果に加えて、前記複数のセグメントコイルは、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において、前記傾斜領域におけるコイルの傾斜角度が、前記ステータ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が大きいことから、スロットの内部においては、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におけるコイル中央部間を一段と効果的に近接させることができる。またスロットの外部においては、隣接するセグメントコイルにおけるコイルエンド部間に一段と効果的に隙間を設けることができる。
よって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、特にコイルエンド部において絶縁被膜に劣化が生じることを一段と効果的に防止することができる。
よって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、特にコイルエンド部において絶縁被膜に劣化が生じることを一段と効果的に防止することができる。
また本発明のステータは、上記本発明の第３の特徴に加えて、前記セグメントコイルは、前記コイルエンド部を１対備えると共に、何れか一方のコイルエンド部には隣接するセグメントコイルを電気接続するための端子を備え、且つ前記傾斜領域におけるコイルの傾斜角度が、前記端子を備えていないコイルエンド部よりも前記端子を備えるコイルエンド部の方が大きいことを第４の特徴としている。
上記本発明の第４の特徴によれば、ステータは、上記本発明の第３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、前記コイルエンド部を１対備えると共に、何れか一方のコイルエンド部には隣接するセグメントコイルを電気接続するための端子を備え、且つ前記傾斜領域におけるコイルの傾斜角度が、前記端子を備えていないコイルエンド部よりも前記端子を備えるコイルエンド部の方が大きいことから、端子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。
また本発明のセグメントコイルの製造方法は、上記のセグメントコイルの製造方法であって、少なくとも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と、前記コイル体のコイルエンド部に、ステータコアの径方向外側に向けてコイルを傾斜させてなる傾斜領域を形成する傾斜領域形成工程と、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とを備えると共に、該絶縁層形成工程が、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コイルエンド部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からなることを第５の特徴としている。
上記本発明の第５の特徴によれば、セグメントコイルの製造方法は、上記のセグメントコイルの製造方法であって、少なくとも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と、前記コイル体のコイルエンド部に、ステータコアの径方向外側に向けてコイルを傾斜させてなる傾斜領域を形成する傾斜領域形成工程と、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とを備えると共に、該絶縁層形成工程が、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コイルエンド部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からなることから、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、スロットの内部においては、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におけるコイル中央部間を効果的に近接させることができる。またスロットの外部においては、隣接するセグメントコイルにおけるコイルエンド部間に効果的に隙間を設けることができる。
よって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、特にコイルエンド部において絶縁被膜に劣化が生じることを効果的に防止することができる。
またベース絶縁層と付加絶縁層とを設ける構成とすることで、絶縁層の厚みにバリエーションを持たせることができると共に、製造コストを効果的に抑えることができるセグメントコイルの製造方法とすることができる。
よって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、特にコイルエンド部において絶縁被膜に劣化が生じることを効果的に防止することができる。
またベース絶縁層と付加絶縁層とを設ける構成とすることで、絶縁層の厚みにバリエーションを持たせることができると共に、製造コストを効果的に抑えることができるセグメントコイルの製造方法とすることができる。
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５に記載の特徴に加えて、前記ベース絶縁層形成工程を、前記傾斜領域形成工程の後に行うことを第６の特徴としている。
上記本発明の第６の特徴によれば、セグメントコイルの製造方法は、上記本発明の第５の特徴による作用効果に加えて、前記ベース絶縁層形成工程を、前記傾斜領域形成工程の後に行うことから、絶縁層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の製造段階において、絶縁層に劣化が生じることを効果的に防止することができる。
よ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の製造方法とすることができる。
またコイルエンド部の加工を容易化させることができ、同一スロット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。
よ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の製造方法とすることができる。
またコイルエンド部の加工を容易化させることができ、同一スロット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。
また本発明のステータの製造方法は、上記のセグメントコイルの製造方法によって製造されるセグメントコイルを、ステータコアのスロットに複数整列配置させてなるステータの製造方法であって、前記複数の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１組の隣接するセグメントコイルが、前記コイル中央部及び前記コイルエンド部の厚肉領域において、ステータコアの径方向に接触するように外力を加えながらステータコアに組み付けることを第７の特徴としている。
上記本発明の第７の特徴によれば、ステータの製造方法は、上記のセグメントコイルの製造方法によって製造されるセグメントコイルを、ステータコアのスロットに複数整列配置させてなるステータの製造方法であって、前記複数の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１組の隣接するセグメントコイルが、前記コイル中央部及び前記コイルエンド部の厚肉領域において、ステータコアの径方向に接触するように外力を加えながらステータコアに組み付けることから、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、同一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ステータの製造方法とすることができる。
また同一スロット内に配置される少なくとも１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効果的に防止することができるステータの製造方法とすることができる。
また同一スロット内に配置される少なくとも１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効果的に防止することができるステータの製造方法とすることができる。
本発明のセグメントコイルによれば、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、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、特にコイルエンド部において絶縁被膜に劣化が生じることを効果的に防止することができる。
また本発明のステータによれば、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１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。
また本発明のセグメントコイルの製造方法によれば、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、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、特にコイルエンド部において絶縁被膜に劣化が生じることを効果的に防止することができるセグメントコイルを製造することができる。
よ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の製造方法とすることができる。
また絶縁層の厚みにバリエーションを持たせることができると共に、製造コストを効果的に抑えることができるセグメントコイルの製造方法とすることができる。
またコイルエンド部の加工を容易化させることができ、スロット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。
また本発明のステータの製造方法によれば、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効果的に増やすことができるステータの製造方法とすることができる。
また同一スロット内に配置される少なくとも１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効果的に防止することができる。
また本発明のステータによれば、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１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。
また本発明のセグメントコイルの製造方法によれば、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、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、特にコイルエンド部において絶縁被膜に劣化が生じることを効果的に防止することができるセグメントコイルを製造することができる。
よ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の製造方法とすることができる。
また絶縁層の厚みにバリエーションを持たせることができると共に、製造コストを効果的に抑えることができるセグメントコイルの製造方法とすることができる。
またコイルエンド部の加工を容易化させることができ、スロット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。
また本発明のステータの製造方法によれば、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効果的に増やすことができるステータの製造方法とすることができる。
また同一スロット内に配置される少なくとも１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効果的に防止することができる。
以下の図面を参照して、本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２、該セグメントコイル１２を用いてなるステータ１０、該ステータ１０を用いてなるモータ１及び前記セグメントコイル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。
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を説明する。
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。
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本の巻回コイルを１対並列接続させた構成である。
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本の巻回コイルを１対並列接続させた構成である。
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。
次に図３〜図６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を用いてなるステータ１０を更に詳細に説明する。
前記ステータ１０は、モータ１の固定子であり、図３、図４（ｂ）に示すように、ステータコア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。
前記ステータコア１１は図３に示すように、環状のステータコア本体１１ａと、図４（ｂ）に一部を示すように、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ステータコア１１にセグメントコイル１２が組み付けられる。
前記セグメントコイル１２は、ステータコア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は図６に示すように、導体からなる素線Ｒと、素線Ｒを被覆する絶縁物からなる絶縁層Ｚとから構成される。
またこのセグメントコイル１２は図４（ｂ）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１対のコイル中央部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１対のコイルエンド部Ｅとを備える。
更に図４に示すように、１対のコイルエンド部Ｅの一方（本実施形態においては図面の下側）には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を形成してある。また図示していないが、端子部Ｔと反対側のコイルエンド部Ｅ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、セグメントコイル１２を屈曲してなるクランク部を形成してある。
なお図６（ａ）に示す素線Ｒの短手方向の長さＦ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。また図６（ａ）に示す素線Ｒの長手方向の長さＧ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。
またこのセグメントコイル１２は図４（ｂ）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１対のコイル中央部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１対のコイルエンド部Ｅとを備える。
更に図４に示すように、１対のコイルエンド部Ｅの一方（本実施形態においては図面の下側）には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を形成してある。また図示していないが、端子部Ｔと反対側のコイルエンド部Ｅ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、セグメントコイル１２を屈曲してなるクランク部を形成してある。
なお図６（ａ）に示す素線Ｒの短手方向の長さＦ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。また図６（ａ）に示す素線Ｒの長手方向の長さＧ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。
また本実施形態においては、図５に簡略化して示すように、１対のコイルエンド部Ｅのうち、後述する厚肉領域Ａを除く領域に、ステータコア１１の径方向外側に向けて傾斜させてなる傾斜領域Ｋを設ける構成としてある。なお図５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。
より具体的には、ステータコア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Ｅのうち、ステータコア１１との近接領域で且つステータコア１１の周方向の対向する位置に、ステータコア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）なる傾斜領域Ｋを設ける構成としてある。
なお、ここで「コイルエンド部Ｅのうち、ステータコア１１との近接領域」とは、図５（ｂ）に一部を示すように、コイルエンド部Ｅのうち、ステータコア１１の端面１１ｄからステータコア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。
また図５に簡略化して示すように、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、傾斜領域Ｋにおけるコイルの傾斜角度を、ステータコア１１の内周側に配置されるセグメントコイル１２の傾斜角度よりもステータコア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。
更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、傾斜領域Ｋにおける長さを、ステータコア１１の内周側に配置されるセグメントコイル１２の長さよりもステータコア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「傾斜領域Ｋにおけるコイルの傾斜角度」とは、図５（ｂ）に一部を示すように、傾斜領域Ｋを構成するセグメントコイル１２とステータコア１１の端面１１ｄとで形成される角度Ｈのことを意味するものとする。
また、ここで「傾斜領域Ｋ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ステータコア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。
言い換えれば、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、ステータコア１１の内周側に配置されるものの傾斜領域Ｋの構成に比べて、ステータコア１１の外周側に配置されるものの傾斜領域Ｋの構成を、ステータコア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、且つステータコア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。
また図５（ａ）に簡略化して示すように、１つのセグメントコイル１２に備える１対のコイルエンド部Ｅにおいて、傾斜領域Ｋ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。
また本実施形態においては、詳しくは図示していないが、１つのセグメントコイル１２に備える１対のコイルエンド部Ｅのそれぞれにおいて、ステータコア１１の周方向の対向する位置に設ける傾斜領域Ｋにおけるコイルの傾斜角度及び傾斜領域Ｋ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、この傾斜領域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。
より具体的には、ステータコア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Ｅのうち、ステータコア１１との近接領域で且つステータコア１１の周方向の対向する位置に、ステータコア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）なる傾斜領域Ｋを設ける構成としてある。
なお、ここで「コイルエンド部Ｅのうち、ステータコア１１との近接領域」とは、図５（ｂ）に一部を示すように、コイルエンド部Ｅのうち、ステータコア１１の端面１１ｄからステータコア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。
また図５に簡略化して示すように、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、傾斜領域Ｋにおけるコイルの傾斜角度を、ステータコア１１の内周側に配置されるセグメントコイル１２の傾斜角度よりもステータコア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。
更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、傾斜領域Ｋにおける長さを、ステータコア１１の内周側に配置されるセグメントコイル１２の長さよりもステータコア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「傾斜領域Ｋにおけるコイルの傾斜角度」とは、図５（ｂ）に一部を示すように、傾斜領域Ｋを構成するセグメントコイル１２とステータコア１１の端面１１ｄとで形成される角度Ｈのことを意味するものとする。
また、ここで「傾斜領域Ｋ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ステータコア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。
言い換えれば、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、ステータコア１１の内周側に配置されるものの傾斜領域Ｋの構成に比べて、ステータコア１１の外周側に配置されるものの傾斜領域Ｋの構成を、ステータコア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、且つステータコア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。
また図５（ａ）に簡略化して示すように、１つのセグメントコイル１２に備える１対のコイルエンド部Ｅにおいて、傾斜領域Ｋ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。
また本実施形態においては、詳しくは図示していないが、１つのセグメントコイル１２に備える１対のコイルエンド部Ｅのそれぞれにおいて、ステータコア１１の周方向の対向する位置に設ける傾斜領域Ｋにおけるコイルの傾斜角度及び傾斜領域Ｋ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、この傾斜領域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。
また本実施形態においては図６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、コイル中央部Ｃと、コイルエンド部Ｅとで異なる構成としてある。
より具体的には、コイル中央部Ｃにおいては図６（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における傾斜領域Ｋを除く領域のうち、所定領域においては図６（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。
つまり図５（ｂ）に示すように、コイルエンド部Ｅにおける傾斜領域Ｋを除く領域のうち所定領域を、絶縁層Ｚの厚みがコイル中央部Ｃを構成する絶縁層Ｚの厚みよりも厚肉に形成してなる厚肉領域Ａと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Ｅにおいて、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程度となる領域」のことを意味するものとする。
また図５（ｂ）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。
より具体的には、コイル中央部Ｃにおいては図６（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における傾斜領域Ｋを除く領域のうち、所定領域においては図６（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。
つまり図５（ｂ）に示すように、コイルエンド部Ｅにおける傾斜領域Ｋを除く領域のうち所定領域を、絶縁層Ｚの厚みがコイル中央部Ｃを構成する絶縁層Ｚの厚みよりも厚肉に形成してなる厚肉領域Ａと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Ｅにおいて、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程度となる領域」のことを意味するものとする。
また図５（ｂ）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。
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。
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、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。なおコイル中央部Ｃ及びコイルエンド部Ｅ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。
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。
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。
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。
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。
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ステータコア１１に組み付けられている。
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１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。
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ステータコア１１に組み付けられる。
以上の構成により、図３と、図４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。
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１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。
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ステータコア１１に組み付けられる。
以上の構成により、図３と、図４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。
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。
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、ステータコア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。
またコイル中央部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。
またコイルエンド部Ｅの傾斜領域Ｋを除く所定領域においては、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。よって良好な絶縁性を維持することができるステータ１０及びモータ１とすることができる。
つまりセグメントコイル１２における絶縁層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コイル中央部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。
またコイルエンド部Ｅのうち、厚肉領域Ａを除く領域に傾斜領域Ｋ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、傾斜領域Ｋにおけるコイルの傾斜角度をステータ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、傾斜領域Ｋにおけるコイルの長さをステータコア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の厚みがコイル中央部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におけるコイル中央部Ｃ間を一段と効果的に近接させることができる。
つまり図５（ｂ）に簡略化して示すステータ１１内（図示しない同一スロット部内）における隣接するコイル中央部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コイル中央部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。
またスロット部１１ｃの外部においては、図５（ｂ）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Ｊ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。
また１つのセグメントコイル１２に備える１対のコイルエンド部Ｅにおいて、傾斜領域Ｋ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。
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、ステータコア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。
またコイル中央部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。
またコイルエンド部Ｅの傾斜領域Ｋを除く所定領域においては、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。よって良好な絶縁性を維持することができるステータ１０及びモータ１とすることができる。
つまりセグメントコイル１２における絶縁層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コイル中央部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。
またコイルエンド部Ｅのうち、厚肉領域Ａを除く領域に傾斜領域Ｋ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、傾斜領域Ｋにおけるコイルの傾斜角度をステータ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、傾斜領域Ｋにおけるコイルの長さをステータコア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の厚みがコイル中央部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におけるコイル中央部Ｃ間を一段と効果的に近接させることができる。
つまり図５（ｂ）に簡略化して示すステータ１１内（図示しない同一スロット部内）における隣接するコイル中央部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コイル中央部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。
またスロット部１１ｃの外部においては、図５（ｂ）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Ｊ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。
また１つのセグメントコイル１２に備える１対のコイルエンド部Ｅにおいて、傾斜領域Ｋ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。
つまり図９（ａ）に一部を示すように、ステータコア２０のスロット部（図示しない）に整列配置される従来のセグメントコイル２１は、図９（ｂ）に示すように、コイル中央部Ｃ及びコイルエンド部Ｅ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Ｅ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コイル中央部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。
また従来、図１０に示すように、コイルエンド部Ｅにステータコア２２の径方向外側に傾斜させてなる傾斜領域Ｋを設けるセグメントコイル２３があった。なお図１０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。
またこのようなセグメントコイル２３をスロット（図示しない）に複数整列配置させてなるステータ（図示しない）、より具体的には傾斜領域Ｋにおけるコイルの傾斜角度を、ステータコア２２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大きくする構成を備えるステータがあった。
このようなステータにおいては、同一スロット部に整列配置されるセグメントコイル２３において、スロット部の内部においては隣接するセグメントコイル２３を効果的に近接させることができると共に、スロット部の外部においては隣接するセグメントコイル２３のコイルエンド部Ｅ間に効果的に隙間Ｊを設けることができるメリットがあった。
しかしこのような構成を備える従来のセグメントコイル及びステータは、コイルの最表面に絶縁層を形成した状態で曲げ加工を行うことで傾斜領域Ｋを形成するものが一般的であったことから、加工時にコイルエンド部Ｅの絶縁層に被膜割れが発生するという問題があった。
またコイルエンド部Ｅの加工が複雑になるため、同一スロット部内におけるコイルのターン数を増やすことが難しいという問題があった。
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Ｅ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コイル中央部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。
また従来、図１０に示すように、コイルエンド部Ｅにステータコア２２の径方向外側に傾斜させてなる傾斜領域Ｋを設けるセグメントコイル２３があった。なお図１０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。
またこのようなセグメントコイル２３をスロット（図示しない）に複数整列配置させてなるステータ（図示しない）、より具体的には傾斜領域Ｋにおけるコイルの傾斜角度を、ステータコア２２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大きくする構成を備えるステータがあった。
このようなステータにおいては、同一スロット部に整列配置されるセグメントコイル２３において、スロット部の内部においては隣接するセグメントコイル２３を効果的に近接させることができると共に、スロット部の外部においては隣接するセグメントコイル２３のコイルエンド部Ｅ間に効果的に隙間Ｊを設けることができるメリットがあった。
しかしこのような構成を備える従来のセグメントコイル及びステータは、コイルの最表面に絶縁層を形成した状態で曲げ加工を行うことで傾斜領域Ｋを形成するものが一般的であったことから、加工時にコイルエンド部Ｅの絶縁層に被膜割れが発生するという問題があった。
またコイルエンド部Ｅの加工が複雑になるため、同一スロット部内におけるコイルのターン数を増やすことが難しいという問題があった。
よって本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２及びステータ１０の構成とすることで、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と共に、製造コストを効果的に抑え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。
また傾斜領域Ｋを形成する際にコイルエンド部Ｅの絶縁層に被膜割れが発生することを効果的に防止することができる。
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、ステータ１０、モータ１とすることができる。
また傾斜領域Ｋを形成する際にコイルエンド部Ｅの絶縁層に被膜割れが発生することを効果的に防止することができる。
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、ステータ１０、モータ１とすることができる。
次に図７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、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。
まず図７（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。
次に図７（ｂ）を参照して、コイル体形成工程により、図示しない折り曲げ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。
次に図示していないが、傾斜領域形成工程により、コイル体Ｂのコイルエンド部Ｅのうち、後に厚肉領域Ａ（図示しない）となる領域を除く領域に、ステータコア１１の径方向外側に向けて傾斜させてなる傾斜領域Ｋ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、ステータコア１１の内周側に配置されるセグメントコイル１２に比べて、ステータコア１１の外周側に配置されるものの傾斜領域Ｋにおけるコイルの傾斜角度が大きく、且つ傾斜領域Ｋにおけるコイルの長さが長くなるように傾斜領域Ｋを形成する。
更に１つのコイル体Ｂに備える１対のコイルエンド部Ｅにおいて、傾斜領域Ｋ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での傾斜角度が大きくなるように傾斜領域Ｋを形成する。
その後、図示しない折り曲げ治具を用いて、コイル体Ｂにクランク部を形成する。
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。
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、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エンド部Ｅ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。
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。
次に図７（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。
次に図７（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をステータコア１１のスロット部１１ｃに組み付ける。
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。
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、１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。
次に図７（ｂ）を参照して、コイル体形成工程により、図示しない折り曲げ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。
次に図示していないが、傾斜領域形成工程により、コイル体Ｂのコイルエンド部Ｅのうち、後に厚肉領域Ａ（図示しない）となる領域を除く領域に、ステータコア１１の径方向外側に向けて傾斜させてなる傾斜領域Ｋ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、ステータコア１１の内周側に配置されるセグメントコイル１２に比べて、ステータコア１１の外周側に配置されるものの傾斜領域Ｋにおけるコイルの傾斜角度が大きく、且つ傾斜領域Ｋにおけるコイルの長さが長くなるように傾斜領域Ｋを形成する。
更に１つのコイル体Ｂに備える１対のコイルエンド部Ｅにおいて、傾斜領域Ｋ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での傾斜角度が大きくなるように傾斜領域Ｋを形成する。
その後、図示しない折り曲げ治具を用いて、コイル体Ｂにクランク部を形成する。
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。
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、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エンド部Ｅ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。
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。
次に図７（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。
次に図７（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をステータコア１１のスロット部１１ｃに組み付ける。
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。
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、１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。
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。
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、ステータコア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。
またコイル体形成工程と、傾斜領域形成工程と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。
またコイルエンド部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。
またコイル中央部Ｃにおいては、設計電圧が５００Ｖの場合には、厚みを１５μｍ〜３０μｍ程度とするベース絶縁層Ｚ１だけで絶縁層Ｚを形成する構成とすることで、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及びステータ１０の製造方法とすることができる。
またコイルエンド部Ｅの所定領域においては、設計電圧が１０００Ｖの場合には、厚みが１５μｍ〜３０μｍ程度のベース絶縁層Ｚ１と、厚みが８０μｍ〜１２０μｍ程度の付加絶縁層Ｚ２とで絶縁層Ｚを形成する構成とすることで、隣接するセグメントコイル１２が近接する領域、つまり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は、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。よ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。
つまりセグメントコイル１２における絶縁層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コイル中央部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絶縁層Ｚを一体的に形成する構成に比べて、製造コストを効果的に抑えることができる。
従ってスロット部１１ｃ内における占積率の向上と、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と共に、製造コストを効果的に抑え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。
更にコイルエンド部Ｅのうち、厚肉領域Ａを除く領域に傾斜領域Ｋ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、傾斜領域Ｋにおけるコイルの傾斜角度をステータ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、傾斜領域Ｋにおけるコイルの長さをステータコア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の厚みがコイル中央部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におけるコイル中央部Ｃ間を一段と効果的に近接させることができる。つまり図５（ｂ）に簡略化して示すステータ１１内（図示しないスロット部内）における隣接するコイル中央部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コイル中央部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。
またスロット部１１ｃの外部においては、図５（ｂ）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Ｅ間に効果的に隙間Ｊ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。
また１つのセグメントコイル１２に備える１対のコイルエンド部Ｅにおいて、傾斜領域Ｋ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。
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、ステータコア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。
またコイル体形成工程と、傾斜領域形成工程と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。
またコイルエンド部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。
またコイル中央部Ｃにおいては、設計電圧が５００Ｖの場合には、厚みを１５μｍ〜３０μｍ程度とするベース絶縁層Ｚ１だけで絶縁層Ｚを形成する構成とすることで、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及びステータ１０の製造方法とすることができる。
またコイルエンド部Ｅの所定領域においては、設計電圧が１０００Ｖの場合には、厚みが１５μｍ〜３０μｍ程度のベース絶縁層Ｚ１と、厚みが８０μｍ〜１２０μｍ程度の付加絶縁層Ｚ２とで絶縁層Ｚを形成する構成とすることで、隣接するセグメントコイル１２が近接する領域、つまり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は、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。よ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。
つまりセグメントコイル１２における絶縁層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コイル中央部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絶縁層Ｚを一体的に形成する構成に比べて、製造コストを効果的に抑えることができる。
従ってスロット部１１ｃ内における占積率の向上と、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と共に、製造コストを効果的に抑え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。
更にコイルエンド部Ｅのうち、厚肉領域Ａを除く領域に傾斜領域Ｋ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、傾斜領域Ｋにおけるコイルの傾斜角度をステータ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、傾斜領域Ｋにおけるコイルの長さをステータコア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の厚みがコイル中央部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におけるコイル中央部Ｃ間を一段と効果的に近接させることができる。つまり図５（ｂ）に簡略化して示すステータ１１内（図示しないスロット部内）における隣接するコイル中央部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コイル中央部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。
またスロット部１１ｃの外部においては、図５（ｂ）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Ｅ間に効果的に隙間Ｊ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。
また１つのセグメントコイル１２に備える１対のコイルエンド部Ｅにおいて、傾斜領域Ｋ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。
次に図８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を用いてなるステータの変形例を説明する。
本変形例は、既述した本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２を用いてなるステータ１０に対して、複数のセグメントコイル１２のステータコアへの配置構成を変形させたものである。その他の構成は既述した本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２を用いてなるステータ１０と同様である。
よって、既述した本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２を用いてなるステータ１０と同一部材、同一機能を果たすものには、同一番号、同一アルファベットを付し、以下の詳細な説明は省略するものとする。
本変形例は、既述した本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２を用いてなるステータ１０に対して、複数のセグメントコイル１２のステータコアへの配置構成を変形させたものである。その他の構成は既述した本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２を用いてなるステータ１０と同様である。
よって、既述した本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２を用いてなるステータ１０と同一部材、同一機能を果たすものには、同一番号、同一アルファベットを付し、以下の詳細な説明は省略するものとする。
図８を参照して、本変形例においては、同一スロット部内における全ての隣接するセグメントコイル１２が、コイル中央部Ｃ及びコイルエンド部Ｅの厚肉領域Ａにおいて、ステータコア３０の径方向に接触し、且つ接触箇所におけるステータコア３０の径方向におけるコイル間距離が、コイル中央部Ｃのコイル間距離Ｐよりもコイルエンド部Ｅのコイル間距離Ｑの方が大きくなるように、ステータコア３０のスロット部に複数のセグメントコイル１２を整列配置させてステータを形成する構成としてある。
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１２における、ステータコアの径方向でのコイルの中心間の距離を意味するものとする。
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１２における、ステータコアの径方向でのコイルの中心間の距離を意味するものとする。
このような構成とすることで、同一スロット部内に配置される隣接するセグメントコイル１２において、コイル中央部Ｃ間及びコイルエンド部Ｅ間を効果的に近接させることができる。
より具体的には、同一スロット部内に配置される隣接するセグメントコイル１２において、コイル中央部Ｃ間及びコイルエンド部Ｅの厚肉領域Ａ間では隙間なくコイルを密着させることができる。
よってスロット部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と共に、スロット部内におけるコイルのターン数を一段と効果的に増やすことができる。
また既述したコロナ放電は、隣接するセグメントコイル１２（具体的には、同一相内における隣接するセグメントコイル１２と、異なる相間における隣接するセグメントコイル１２）の隙間が近接する領域において発生し易いところ、特に同一相内における隣接するセグメントコイル１２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。
よって同一相内における隣接するセグメントコイル１２間において、コロナ放電に伴い絶縁層Ｚに劣化が生じることを効果的に防止することができ、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。
より具体的には、同一スロット部内に配置される隣接するセグメントコイル１２において、コイル中央部Ｃ間及びコイルエンド部Ｅの厚肉領域Ａ間では隙間なくコイルを密着させることができる。
よってスロット部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と共に、スロット部内におけるコイルのターン数を一段と効果的に増やすことができる。
また既述したコロナ放電は、隣接するセグメントコイル１２（具体的には、同一相内における隣接するセグメントコイル１２と、異なる相間における隣接するセグメントコイル１２）の隙間が近接する領域において発生し易いところ、特に同一相内における隣接するセグメントコイル１２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。
よって同一相内における隣接するセグメントコイル１２間において、コロナ放電に伴い絶縁層Ｚに劣化が生じることを効果的に防止することができ、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。
なお、このような構成からなる本変形例に係るステータは、既述した本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２を用いてなるステータ１０の製造方法における、仮組みされた状態のセグメントコイル１２をステータコア１１のスロット部１１ｃに組み付ける工程のみを以下のように変更することで製造することができる。
よって本変形例におけるステータの製造方法のうち、既述した本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２を用いてなるステータ１０の製造方法と同一な部分については、以下の詳細な説明を省略するものとする。
つまり既述した本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２を用いてなるステータ１０の製造方法と同一工程にて、仮組みされた状態のセグメントコイル１２をステータコア３０のスロット部に組み付ける工程までを行う。
次に仮組みされた状態のセグメントコイル１２をステータコア３０のスロット部に組み付ける工程を、同一スロット部内に配置される隣接するセグメントコイル１２が、コイル中央部Ｃ及びコイルエンド部Ｅの厚肉領域Ａにおいて、ステータコアの径方向に接触するように治具を用いて外力を加えながら複数のセグメントコイル１２をステータコア３０に組み付ける工程として行う。
その後、既述した本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２を用いてなるステータ１０の製造方法と同一工程にて、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〜第４巻回コイルを形成し、各相における第１巻回コイル〜第４巻回コイルを渡り線により直列接続させると共に、１対の第１巻回コイル〜第４巻回コイルを並列接続させることで、本変形例に係るステータが形成される。
よって本変形例におけるステータの製造方法のうち、既述した本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２を用いてなるステータ１０の製造方法と同一な部分については、以下の詳細な説明を省略するものとする。
つまり既述した本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２を用いてなるステータ１０の製造方法と同一工程にて、仮組みされた状態のセグメントコイル１２をステータコア３０のスロット部に組み付ける工程までを行う。
次に仮組みされた状態のセグメントコイル１２をステータコア３０のスロット部に組み付ける工程を、同一スロット部内に配置される隣接するセグメントコイル１２が、コイル中央部Ｃ及びコイルエンド部Ｅの厚肉領域Ａにおいて、ステータコアの径方向に接触するように治具を用いて外力を加えながら複数のセグメントコイル１２をステータコア３０に組み付ける工程として行う。
その後、既述した本発明の実施形態に係るセグメントコイル１２を用いてなるステータ１０の製造方法と同一工程にて、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〜第４巻回コイルを形成し、各相における第１巻回コイル〜第４巻回コイルを渡り線により直列接続させると共に、１対の第１巻回コイル〜第４巻回コイルを並列接続させることで、本変形例に係るステータが形成される。
このような構成からなる本変形例に係るステータの製造方法は以下の効果を奏する。
同一スロット部内に配置される隣接するセグメントコイル１２において、コイル中央部Ｃ間及びコイルエンド部Ｅの厚肉領域Ａ間では隙間なくコイルを密着させることができることで、スロット部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と共に、スロット部内におけるコイルのターン数を一段と効果的に増やすことができるステータの製造方法とすることができる。
また特に同一相内における隣接するセグメントコイル１２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、同一相内における隣接するセグメントコイル１２間において、コロナ放電に伴い絶縁層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ステータの製造方法とすることができる。
同一スロット部内に配置される隣接するセグメントコイル１２において、コイル中央部Ｃ間及びコイルエンド部Ｅの厚肉領域Ａ間では隙間なくコイルを密着させることができることで、スロット部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と共に、スロット部内におけるコイルのターン数を一段と効果的に増やすことができるステータの製造方法とすることができる。
また特に同一相内における隣接するセグメントコイル１２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、同一相内における隣接するセグメントコイル１２間において、コロナ放電に伴い絶縁層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ステータの製造方法とすることができる。
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。
また本実施形態においては、図６（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、１対のコイルエンド部Ｅ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。
また本実施形態においては、１対のコイルエンド部Ｅのそれぞれにおいて、ステータコアの周方向の対向する位置に傾斜領域Ｋ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。
また本実施形態においては、１つのセグメントコイル１２に形成される４つ傾斜領域Ｋ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。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、傾斜領域Ｋにおけるコイルの傾斜角度が、ステータコア１１の内周側に配置されるセグメントコイル１２の傾斜角度よりもステータコア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、且つ傾斜領域Ｋの長さが、ステータコア１１の内周側に配置されるセグメントコイル１２の長さよりもステータコア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、ステータコア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。
また本発明の実施形態においては、コイル体形成工程と、傾斜領域形成工程とを行った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と傾斜領域形成工程とを行い、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。
また本変形例においては、同一スロット部内における全ての隣接するセグメントコイル１２が、コイル中央部Ｃ及びコイルエンド部Ｅの厚肉領域Ａにおいて、ステータコア３０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、同一スロット部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１２が、コイル中央部Ｃ及びコイルエンド部Ｅの厚肉領域Ａにおいて、ステータ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。
また本実施形態においては、図６（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、１対のコイルエンド部Ｅ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。
また本実施形態においては、１対のコイルエンド部Ｅのそれぞれにおいて、ステータコアの周方向の対向する位置に傾斜領域Ｋ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。
また本実施形態においては、１つのセグメントコイル１２に形成される４つ傾斜領域Ｋ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。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、傾斜領域Ｋにおけるコイルの傾斜角度が、ステータコア１１の内周側に配置されるセグメントコイル１２の傾斜角度よりもステータコア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、且つ傾斜領域Ｋの長さが、ステータコア１１の内周側に配置されるセグメントコイル１２の長さよりもステータコア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、ステータコア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。
また本発明の実施形態においては、コイル体形成工程と、傾斜領域形成工程とを行った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と傾斜領域形成工程とを行い、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。
また本変形例においては、同一スロット部内における全ての隣接するセグメントコイル１２が、コイル中央部Ｃ及びコイルエンド部Ｅの厚肉領域Ａにおいて、ステータコア３０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、同一スロット部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１２が、コイル中央部Ｃ及びコイルエンド部Ｅの厚肉領域Ａにおいて、ステータ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。
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。
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 ステータコア
１１ａ ステータコア本体
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
２０ ステータ
２１ セグメントコイル
２２ ステータ
２３ セグメントコイル
３０ ステータコア
Ａ 厚肉領域
Ｂ コイル体
Ｃ コイル中央部
Ｅ コイルエンド部
Ｅ１ コイルエンド部
Ｆ 長さ
Ｇ 長さ
Ｈ 角度
Ｊ 隙間
Ｋ 傾斜領域
Ｐ コイル間距離
Ｑ コイル間距離
Ｒ 素線
Ｔ 端子部
Ｚ 絶縁層
Ｚ１ ベース絶縁層
Ｚ２ 付加絶縁層
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 ステータコア
１１ａ ステータコア本体
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
２０ ステータ
２１ セグメントコイル
２２ ステータ
２３ セグメントコイル
３０ ステータコア
Ａ 厚肉領域
Ｂ コイル体
Ｃ コイル中央部
Ｅ コイルエンド部
Ｅ１ コイルエンド部
Ｆ 長さ
Ｇ 長さ
Ｈ 角度
Ｊ 隙間
Ｋ 傾斜領域
Ｐ コイル間距離
Ｑ コイル間距離
Ｒ 素線
Ｔ 端子部
Ｚ 絶縁層
Ｚ１ ベース絶縁層
Ｚ２ 付加絶縁層
Claims (3)
- セグメントコイルをステータコアのスロットに複数整列配置させてなるステータであって、
前記セグメントコイルは、前記ステータコアのスロットの内部に収容されるコイル中央部と、前記スロットの外部に突出するコイルエンド部とを備えると共に、コイルの最表面に絶縁層を形成してあり、前記コイルエンド部は、前記絶縁層の厚みを前記コイル中央部における前記絶縁層の厚みよりも厚肉に形成してなる厚肉領域を有すると共に、前記ステータコアの径方向外側に向けてコイルを傾斜させてなる傾斜領域を有し、
前記複数の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１組の隣接するセグメントコイルが、前記コイル中央部及び前記コイルエンド部の厚肉領域において、ステータコアの径方向に接触し、且つ接触箇所におけるステータコアの径方向におけるコイル間距離が、コイル中央部よりもコイルエンド部の方において大きく、
前記複数のセグメントコイルは、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において、前記傾斜領域におけるコイルの傾斜角度が、前記ステータ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において大きく、
前記セグメントコイルは、前記コイルエンド部を１対備えると共に、何れか一方のコイルエンド部には隣接するセグメントコイルを電気接続するための端子を備え、且つ前記傾斜領域におけるコイルの傾斜角度が、前記端子を備えていないコイルエンド部よりも前記端子を備えるコイルエンド部において大きいことを特徴とする、ステータ。 - セグメントコイルを、ステータコアのスロットに複数整列配置させてなるステータの製造方法であって、
前記セグメントコイルは、前記スロットの内部に収容されるコイル中央部と、前記スロットの外部に突出するコイルエンド部とを備えると共に、コイルの最表面に絶縁層を形成してあり、前記コイルエンド部は、前記絶縁層の厚みを前記コイル中央部における前記絶縁層の厚みよりも厚肉に形成してなる厚肉領域を有すると共に、前記ステータコアの径方向外側に向けてコイルを傾斜させてなる傾斜領域を有し、
前記セグメントコイルの製造方法は、少なくとも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と、前記コイル体のコイルエンド部に、ステータコアの径方向外側に向けてコイルを傾斜させてなる傾斜領域を形成する傾斜領域形成工程と、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とを備えると共に、該絶縁層形成工程が、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コイルエンド部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からなり、
前記複数の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１組の隣接するセグメントコイルが、前記コイル中央部及び前記コイルエンド部の厚肉領域において、ステータコアの径方向に接触するように外力を加えながらステータコアに組み付けられることを特徴とする、ステータの製造方法。 - 前記ベース絶縁層形成工程を、前記傾斜領域形成工程の後に行うことを特徴とする請求項２に記載のステータの製造方法。
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