JP6032187B2 - セグメントコイル製造方法、及びセグメントコイル製造装置 - Google Patents

Description

本発明はセグメントコイル製造方法、及びセグメントコイル製造装置に関する。

近年、モータのステータを構成するコイルとしてセグメントコイルを使用したモータが広く用いられている。セグメントコイルを用いたモータでは、スロットの占積率を効果的に向上させることができ、モータの小型化、高性能化、高出力化等を実現することができる。

特許文献１には、セグメントコイルの製造工程数を削減可能なセグメントコイル製造方法が開示されている。特許文献１に開示されているセグメントコイル製造方法では、２つの成形型を用いて平角導体を曲げ加工し、コイルエンドに円弧形状部、クランク形状部及び凸形状部を有するセグメントコイルを製造している。このとき、２つの成形型で平角導体の有する外周面のうち少なくとも２面を拘束しながら円弧形状部、クランク形状部及び凸形状部を形成している。

国際公開第２０１３／０４６３１６号

モータのステータにセグメントコイルを使用する場合は、複数のＵ字状のセグメントコイルを円環状に配列する。このとき、コイルエンドにおいて径方向の位置を調整するために、一部のセグメントコイルの直線部に、直線部の一部が所定の方向にシフトしているシフト部を形成する必要がある。この場合は、線状の導体（平角導体）をＵ字状に加工してセグメントコイルを形成した後、更にセグメントコイルの直線部を加工してシフト部を形成する必要がある。

しかしながら、Ｕ字状にセグメントコイルを加工した後にシフト部を形成すると、シフト部を形成する際の応力でセグメントコイルが意図しない方向に変形する場合がある。このため、セグメントコイルにシフト部を精度よく形成できないという問題がある。

上記課題に鑑み本発明の目的は、セグメントコイルにシフト部を精度よく形成可能なセグメントコイル製造方法、及びセグメントコイル製造装置を提供することである。

本発明にかかるセグメントコイル製造方法は、湾曲部と直線部とを備えるＵ字状のセグメントコイルを形成し、前記直線部の一部が所定の方向にシフトしているシフト部を形成するセグメントコイルの製造方法であって、前記シフト部を形成する際、前記直線部の前記シフト部を形成する部分の側面のうち、前記所定の方向と平行な側面であって、前記Ｕ字状のセグメントコイルの内周側および外周側の側面をそれぞれ狭持し、前記シフト部を形成する部分を基準として前記セグメントコイルの前記湾曲部側または前記直線部の先端部側の、前記セグメントコイルの内周側と外周側との間の面であって、前記所定の方向と垂直な互いに対向している面を狭持し、前記シフト部を形成する部分に前記所定の方向の応力を印加して、前記直線部の一部を前記所定の方向にシフトさせてシフト部を形成する。

本発明にかかるセグメントコイル製造装置は、湾曲部と直線部とを備えるＵ字状のセグメントコイルを形成し、前記直線部の一部が所定の方向にシフトしているシフト部を形成するセグメントコイル製造装置であって、前記直線部の前記シフト部を形成する部分の側面のうち、前記所定の方向と平行な側面であって、前記Ｕ字状のセグメントコイルの内周側および外周側の側面をそれぞれ狭持する第１の狭持手段と、前記シフト部を形成する部分を基準として前記セグメントコイルの前記湾曲部側または前記直線部の先端部側の、前記セグメントコイルの内周側と外周側との間の面であって、前記所定の方向と垂直な互いに対向している面を狭持する第２の狭持手段と、前記シフト部を形成する部分に前記所定の方向の応力を印加して、前記直線部の一部を前記所定の方向にシフトさせてシフト部を形成するシフト成形型と、を備える。

本発明にかかるセグメントコイル製造方法およびセグメントコイル製造装置では、セグメントコイルの直線部の一部が所定の方向にシフトしているシフト部を形成する際、直線部のシフト部を形成する部分の側面のうち、前記所定の方向と平行な側面であって、Ｕ字状のセグメントコイルの内周側および外周側の側面をそれぞれ狭持している。また、シフト部を形成する部分を基準としてセグメントコイルの湾曲部側またはセグメントコイルの直線部の先端部側の、前記所定の方向と垂直な互いに対向している面を狭持している。よって、シフト部を形成する際の応力でセグメントコイルが意図しない方向に変形することを抑制することができ、セグメントコイルにシフト部を精度よく形成することができる。

本発明により、セグメントコイルにシフト部を精度よく形成可能なセグメントコイル製造方法、及びセグメントコイル製造装置を提供することができる。

実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を用いて形成されるセグメントコイルの正面図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を用いて形成されるセグメントコイルの上面図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を用いて形成されるセグメントコイルの側面図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法の概要を説明するための図であり、シフト部を形成する前のセグメントコイルの側面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図である。 図２のＩＶＡ−ＩＶＡにおける断面図である。 図２のＩＶＢ−ＩＶＢにおける断面図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造装置が備える成形型（内周型）の正面図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造装置が備える成形型（内周型）の斜視図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造装置が備える成形型（外周型）の斜視図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を説明するための斜視図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を説明するための斜視図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を説明するための斜視図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を説明するための斜視図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を説明するための正面図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を説明するための斜視図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を説明するための側面図である。 比較例を説明するための斜視図である。 比較例を説明するための斜視図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造装置が備える肩部成形型の一例を示す図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を用いてシフト部を形成する場合を説明するための下面図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を用いてシフト部を形成する場合を説明するための下面図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を用いて形成されるセグメントコイルの他の例を示す正面図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を説明するための側面図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を説明するための側面図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を説明するための上面図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を説明するための側面図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を説明するための側面図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造装置が備える肩部成形型の下面図である。 肩部成形型のシム寸法とセグメントコイルのスロット角度との関係を示すグラフである。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を説明するための側面図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を説明するための側面図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を説明するための側面図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造装置が備える成形型（内周型）の他の態様を示す斜視図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造装置が備える成形型（外周型）の他の態様を示す斜視図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法の他の態様を説明するための斜視図である。 実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法の他の態様を説明するための斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１Ａは、本実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を用いて形成されるセグメントコイルの正面図である。図１Ｂはセグメントコイルの上面図である。図１Ｃはセグメントコイルの側面図である。図１Ａ〜図１Ｃに示すように、セグメントコイル１はＵ字状であり、湾曲部１０と直線部１４ａ、１４ｂとを備える。湾曲部１０は、斜辺部１１ａ、１１ｂ、クランク部１２、及び肩部１３ａ、１３ｂを備える。湾曲部１０は所定のスロット角度で湾曲している（図１Ｂ参照）。直線部１４ａには、直線部１４ａの一部が所定の方向にシフトしているシフト部１５ａが形成されている。

セグメントコイル１は、線状の導体を用いて形成される。セグメントコイル１を形成する際に用いられる導体は、例えば矩形状の断面形状を有する平角導体である。以下では、線状の導体として平角導体を用いる場合を例として説明する。セグメントコイル１は、例えば銅等の導電率の高い材料で構成されている。また、セグメントコイル１の周囲には、セグメントコイル１とステータ（不図示）との間の絶縁性を確保するために、エナメル等の絶縁性被覆が施されている。

斜辺部１１ａ、１１ｂは、セグメントコイル１がステータ（不図示）に挿入された際、コイルエンドに配置される。クランク部１２は、複数のセグメントコイル同士のレーンチェンジのために形成されている。肩部１３ａ、１３ｂはそれぞれ、斜辺部１１ａ、１１ｂと直線部１４ａ、１４ｂとを連結している部分であり、エッジワイズに曲げ加工されている。直線部１４ａ、１４ｂは、セグメントコイル１がステータに挿入された際、スロット内に配置される。直線部１４ａ、１４ｂの先端部はそれぞれ、他のセグメントコイルが備える直線部の先端部と電気的に接続される。つまり、複数のセグメントコイルをステータ内に配置し、各々のセグメントコイルの先端部を電気的に接続することで、ステータ内にコイルを形成することができる。

シフト部１５ａは、ステータ（不図示）のコイルエンドにおいてセグメントコイル１の径方向の位置を調整するために設けられている。ここで、ステータに配置されるセグメントコイルの種類は複数であり、セグメントコイルの中には、シフト部１５ａを備えないセグメントコイルも存在する。また、セグメントコイル１の直線部１４ｂにシフト部１５ｂを形成する場合もある（図１９参照）。シフト部は、セグメントコイルの直線部の任意の位置に形成することができる。

次に、本実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法の概要について説明する。図２は、シフト部を形成する前のセグメントコイルを示す側面図である。図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図であり、図４Ａは図２のＩＶＡ−ＩＶＡにおける断面図であり、図４Ｂは図２のＩＶＢ−ＩＶＢにおける断面図である。

本実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法は、湾曲部１０と直線部１４ａ、１４ｂとを備えるＵ字状のセグメントコイル１を形成し、形成したセグメントコイル１の直線部１４ａにシフト部１５ａを形成する。

セグメントコイル１にシフト部を形成する際は、直線部１４ａのシフト部を形成する部分１６の側面を、シフト部を形成するための応力を印加する方向である第１の方向と交差（典型的には直交）する第２の方向に変位しないように拘束する。換言すると、図３の断面図に示すように、シフト部を形成する部分１６の側面のうち、応力印加方向（第１の方向）と平行な側面（セグメントコイル１の内周側および外周側の側面）１６ａ、１６ｂを狭持手段（第１の狭持手段）６０ａ、６０ｂを用いて狭持する。このとき、狭持手段６０ａ、６０ｂは、シフト部を形成する部分１６に応力が印加された際に、シフト部を形成する部分１６が応力印加方向に変位可能な程度の力で、シフト部を形成する部分１６を狭持する。

本明細書において、「シフト部を形成する部分」とは、成型時にシフト部を形成するための応力を印加する部分、つまり、シフト部を形成するための加工位置を示している（後述する当接部２８とシフト成形型５０とで挟まれる部分に対応している）。実際にシフト部が形成される位置は、シフト部を形成する部分１６と隣接する位置となる。

また、セグメントコイル１にシフト部を形成する際は、シフト部を形成する部分１６を基準としてセグメントコイルの湾曲部１０側または直線部１４ａの先端部側の、第１の方向と垂直な互いに対向する面（換言すると、セグメントコイル１の内周側と外周側との間の面）を狭持する。

例えば、セグメントコイルの湾曲部１０側の位置（狭持位置１７）を狭持する場合は、図４Ａの断面図に示すように、狭持位置１７の側面のうち、応力印加方向（第１の方向）と垂直な側面１７ａ、１７ｂ（側面１７ａ、１７ｂは互いに対向している）を狭持手段６１ａ、６１ｂを用いて狭持する。このとき、狭持手段６１ａ、６１ｂは、シフト部を形成する部分１６に応力が印加された際に、狭持位置１７が変位しないように狭持する。

つまり、狭持位置１７が、直線部１４ａの長手方向（鉛直方向）及び応力印加方向に変位しないように狭持することで、シフト部を形成する部分１６に応力が印加された際に、狭持位置１７がずれることを抑制することができる。このとき、狭持位置１７の側面１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの全てを狭持するようにしてもよい。これにより、狭持位置１７がずれることをより確実に抑制することができる。

そして、上記のようにしてシフト部を形成する部分１６及び狭持位置１７を拘束した状態で、シフト部を形成する部分１６に第１の方向の応力を印加する。これにより、シフト部を形成する部分１６が変位してシフト部が形成される。このとき、シフト部を形成する部分１６に印加する応力の方向を逆方向にすることで、直線部１４ａに形成されるシフト部の位置を逆向きにすることができる。

なお、セグメントコイルの湾曲部１０側の位置を狭持する場合は、湾曲部１０全体を狭持するようにしてもよい。

また、セグメントコイルの湾曲部１０側の位置（狭持位置１７）ではなく、直線部１４ａの先端部側の位置（狭持位置１８）を狭持する場合は、図４Ｂの断面図に示すように、狭持位置１８の側面のうち、応力印加方向と垂直な側面１８ａ、１８ｂを狭持手段６２ａ、６２ｂを用いて狭持する。このとき、狭持手段６２ａ、６２ｂは、シフト部を形成する部分１６に応力が印加された際に、狭持位置１８が変位しないように狭持する。

つまり、狭持位置１８が直線部１４ａの長手方向（鉛直方向）及び応力印加方向に変位しないように狭持することで、シフト部を形成する部分１６に応力が印加された際に、狭持位置１８がずれることを抑制することができる。このとき、狭持位置１８の側面１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの全てを狭持するようにしてもよい。これにより、狭持位置１８がずれることをより確実に抑制することができる。

そして、上記のようにしてシフト部を形成する部分１６及び狭持位置１８を狭持した状態で、シフト部を形成する部分１６に第１の方向の応力を印加する。これにより、シフト部を形成する部分１６が変位してシフト部が形成される。このとき、シフト部を形成する部分１６に印加する応力の方向を逆方向にすることで、直線部１４ａに形成されるシフト部の位置を逆向きにすることができる。

このように、本実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法では、セグメントコイル１にシフト部を形成する際に、直線部１４ａのシフト部を形成する部分１６の側面のうち、応力印加方向と平行な側面を狭持している。また、シフト部を形成する部分１６を基準としてセグメントコイルの湾曲部１０側またはセグメントコイルの直線部１４ａの先端部側の、応力印加方向と垂直な互いに対向する面を狭持している。よって、シフト部を形成する際の応力でセグメントコイルが意図しない方向に変形することを抑制することができ、セグメントコイルにシフト部を精度よく形成することができる。

次に、本実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法及びセグメントコイル製造装置について詳細に説明する。なお、以下で説明するセグメントコイル製造方法及びセグメントコイル製造装置は一例であり、本発明は下記の実施の形態に限定されることはない。

図５、図６はそれぞれ、本実施の形態にかかるセグメントコイル製造装置が備える成形型（内周型）の正面図及び斜視図である。図７は、本実施の形態にかかるセグメントコイル製造装置が備える成形型（外周型）の斜視図である。本実施の形態にかかるセグメントコイル製造装置は、セグメントコイル１の湾曲部１０を形成する成形型（第１の成形型）として、内周型２０と外周型３０とを備える。

図５、図６に示すように、内周型２０は成形部２９を備える。成形部２９には、セグメントコイル１を成形する際に、セグメントコイルの内周面（Ｕ字状の内周面）が当接する面２１ａ、２１ｂ、２２、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂが設けられている。内周型２０の面２１ａ、２１ｂはそれぞれ、成型時にセグメントコイル１の斜辺部１１ａ、１１ｂの内周面と当接する。内周型２０の面２２は、成型時にセグメントコイル１のクランク部２２の内周面と当接する。

内周型２０の面２３ａ、２３ｂはそれぞれ、成型時にセグメントコイル１の肩部１３ａ、１３ｂの内周面と当接する。内周型２０の面２４ａ、２４ｂはそれぞれ、成型時にセグメントコイル１の直線部１４ａ、１４ｂの内周面と当接する。なお、面２３ａ、２３ｂ、面２４ａ、２４ｂはそれぞれ、後述する肩部成形型（第２の成形型）４０ａ、４０ｂでセグメントコイルを成形する際に、セグメントコイル１の肩部１３ａ、１３ｂの内周面、直線部１４ａ、１４ｂの内周面と当接する。

また、内周型２０は当接部２８を備える。当接部２８は、後述するシフト成形型５０（図１３、図１４参照）と対向する位置に設けられている。つまり、シフト部を形成する部分１６にシフト成形型を用いて応力を印加した際に、シフト部を形成する部分１６をシフト成形型５０と当接部２８とで挟み込むことでシフト部１５ａが形成される。

図７に示すように、外周型３０は成形部３９を備える。成形部３９には、平角導体を所定の形状に成形するための型が形成されている。つまり、内周型２０と外周型３０とで平角導体を挟み込んで湾曲部１０を成形する際に、平角導体が外周型３０の成形部３９を移動することで、湾曲部１０が段階的に成形される。そして、最終的にセグメントコイル１の外周面（Ｕ字状の外周面）が面３１ａ、３１ｂ、面３２と当接することで、セグメントコイル１の湾曲部１０が形成される。

外周型３０の面３１ａ、３１ｂはそれぞれ、成型時にセグメントコイル１の斜辺部１１ａ、１１ｂの外周面と当接する。外周型３０の面３２は、成型時にセグメントコイル１のクランク部３２の外周面と当接する。また、外周型３０は凹部３８を備える。凹部３８には、後述するシフト成形型５０（図１３、図１４参照）が配置される。

次に、本実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法について、図８〜図１４を用いて説明する。図８に示すように、セグメントコイルを製造する際は、まず平角導体２を内周型２０と外周型３０との間に配置する。具体的には、内周型２０の成形部２９の上面に平角導体２を配置する。そして、図９に示すように、外周型３０を下方向に移動させて、平角導体２を内周型２０と外周型３０とで上下方向から挟み込んでいく。このとき、平角導体２が外周型３０の成形部３９を移動し、湾曲部１０が段階的に成形される。そして、最終的に、内周型２０と外周型３０とで平角導体２が挟み込まれることで、セグメントコイル１の湾曲部１０が形成される。このとき、セグメントコイル１の内周面は、内周型２０の面２１ａ、２１ｂ、面２２と当接しており、セグメントコイル１の外周面は、外周型３０の面３１ａ、３１ｂ、面３２と当接している。

その後、図１０、図１１に示すように、肩部成形型４０ａ、４０ｂを下方向に移動させて、平角導体２の両側の直線部１４ａ、１４ｂを内側に折り込むように成形する。これにより、セグメントコイル１の肩部１３ａ、１３ｂが形成される。換言すると、内周型２０及び外周型３０で湾曲部１０を挟持した状態で、湾曲部１０の両側から伸びる平角導体（直線部１４ａ、１４ｂ）を肩部成形型４０ａ、４０ｂを用いて曲げ加工することで、湾曲部１０の両側にそれぞれ肩部１３ａ、１３ｂを形成する。このとき、シフト成形型５０は、平角導体２の両側の直線部１４ａ、１４ｂが内側に折り込まれる際に、直線部１４ａ、１４ｂとシフト成形型５０とが干渉しない位置に配置されている。

図１２は、本実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を説明するための正面図であり、図１１に示した工程に対応した図である。なお、図１２では説明のために外周型３０の図示を省略している。図１２に示すように、肩部成形型４０ａ、４０ｂを下方向に移動させてセグメントコイルの肩部１３ａ、１３ｂを形成した後は、セグメントコイルの直線部１４ａ、１４ｂはそれぞれ、内周型２０の面２４ａ、２４ｂ（図５参照）と肩部成形型４０ａ、４０ｂのプレート４１ａ、４１ｂとで挟まれた状態となる。

つまり、セグメントコイルの内周側が内周型２０の面２４ａ、２４ｂと当接し、セグメントコイルの外周側が肩部成形型４０ａ、４０ｂのプレート４１ａ、４１ｂと当接している。よって、セグメントコイルの直線部１４ａ（すなわち、シフト部を形成する部分）が、シフト部を形成するための応力を印加する方向である第１の方向（紙面手前側から奥側へ向かう方向）と交差する第２の方向に変位しないように拘束された状態となっている。換言すると、セグメントコイルの直線部１４ａの側面のうち、応力印加方向（紙面手前側から奥側へ向かう方向）と平行な側面が狭持された状態となっている。

その後、図１３、図１４に示すように、セグメントコイルの直線部１４ａを狭持した状態（図１２参照）で、且つ内周型２０及び外周型３０で湾曲部１０を挟持した状態で、シフト成形型５０をシフト部形成方向（図１３に示す第１の方向）に変位させて直線部１４ａ（すなわち、シフト部を形成する部分）に応力を印加する。そして、シフト成形型５０と当接部２８とで直線部１４ａを第１の方向において挟み込むことでシフト部１５ａを形成する。なお、図１３、図１４では、説明のために肩部成形型４０ａ、４０ｂの図示を省略している。

このように、本実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法では、セグメントコイル１にシフト部１５ａを形成する際に、直線部１４ａ（シフト部を形成する部分）の側面を、シフト部を形成するための応力を印加する方向である第１の方向と交差する第２の方向に変位しないように狭持している（図１２参照）。換言すると、セグメントコイルの直線部１４ａの側面のうち、応力印加方向と平行な側面を狭持している。また、内周型２０及び外周型３０で湾曲部１０を挟持した状態（つまり、応力印加方向と垂直な互いに対向している面を狭持した状態）で、シフト部１５ａを形成している（図１３、図１４参照）。よって、シフト部を形成する際の応力でセグメントコイルが意図しない方向に変形することを抑制することができ、セグメントコイルにシフト部を精度よく形成することができる。

つまり、図１５に示す比較例のように、セグメントコイル１にシフト部１１５ａを形成する際に、肩部成形型４０ａを用いて直線部１４ａを拘束しない場合は、シフト成形型５０を用いて直線部１４ａに応力を印加した際に、セグメントコイルが外周側（図１５の矢印で示す方向）に変形する場合がある。

これに対して本実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法では、セグメントコイル１にシフト部１５ａを形成する際に、直線部１４ａの側面を第２の方向に変位しないように狭持している（図１２参照）。よって、シフト部を形成する際の応力でセグメントコイルが意図しない方向に変形することを抑制することができ、セグメントコイルにシフト部を精度よく形成することができる。

特に、図５〜図１４で説明したセグメントコイル製造方法では、内周型２０及び外周型３０で湾曲部１０を挟持した状態で、シフト部１５ａを形成しているので（図１３、図１４参照）、セグメントコイルの湾曲部１０が変形することを抑制することができる。

すなわち、湾曲部１０の成形工程と別の工程でシフト部１５ａを形成する場合は、シフト部１５ａを形成する際に、再度、湾曲部１０を挟持する必要がある。しかしこの場合は、湾曲部１０を再現よく挟持することができないため、湾曲部１０を挟持する型と湾曲部１０との間に隙間が生じる。このため、図１６に示す比較例のように、シフト成形型５０を用いて直線部１４ａに応力を印加した際に、湾曲部１０に意図しない応力が働き湾曲部１０が変形するおそれがある。

一方、図５〜図１４で説明したセグメントコイル製造方法では、湾曲部１０の成形工程と同一の工程（一連の工程）でシフト部１５ａを形成している。よって、湾曲部１０を隙間なく挟持することができるので、シフト部１５ａを形成する際にセグメントコイルの湾曲部１０が変形することを抑制することができる。

図１７は、本実施の形態にかかるセグメントコイル製造装置が備える肩部成形型の一例を示す図であり、肩部成形型をセグメントコイルと当接する側から見た図である（肩部成形型４０ｂについても同様である）。図１７に示すように、肩部成形型４０ａは、２枚のガイド部４２ａ_１、４２ａ_２と２枚のプレート４１ａ_１、４１ａ_２とを用いて構成することができる。ガイド部４２ａ_１には、肩部成形型４０ａを用いてセグメントコイルを成形した際に、セグメントコイルがプレート４１ａ_１と当接するように導くための傾斜部４３ａが設けられている。

図１８Ａ、図１８Ｂは、図１７に示した肩部成形型４０ａ付近の下面図であり、シフト部を形成する工程を説明するための図である。図１８Ａに示すように、肩部成形型４０ａを用いてセグメントコイルの肩部１３ａを成形した後（図１１参照）は、セグメントコイルの直線部１４ａが内周型２０とプレート４１ａ_１と当接した状態となる。このとき、ガイド部４２ａ_１に設けられた傾斜部４３ａは、セグメントコイルがプレート４１ａ_１と当接するようにセグメントコイルをガイドする。

その後、シフト成形型５０を第１の方向に変位させると、図１８Ｂに示すように、シフト成形型５０と当接部２８とで直線部１４ａが挟まれてシフト部が形成される。このとき、セグメントコイルの直線部１４ａは内周型２０とプレート４１ａ_２と当接した状態となっている。

なお、肩部成形型４０ａを構成するプレートの厚さや枚数は、セグメントコイルの第１の方向における厚さや、シフト部の第１の方向におけるシフト量に応じて任意に決定することができる。つまり、セグメントコイルの第１の方向における厚さが厚くなるほど、プレートの厚さや枚数は多くなる。また、セグメントコイルのシフト部の第１の方向におけるシフト量が大きくなるほど、プレートの厚さや枚数は多くなる。

図１９は、本実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法を用いて形成されるセグメントコイルの他の例を示す正面図である。図１９に示すセグメントコイル１’では、シフト部１５ｂが形成されている部分及びシフト部１５ｂが形成される方向が、図１Ｃに示したセグメントコイル１の場合と異なる。これ以外は、図１Ｃに示したセグメントコイル１と同様であるので重複した説明は省略する。

図２０、図２１は、図１９に示したセグメントコイル１’の製造方法を説明するための図である。図２０、図２１に示す工程はそれぞれ、図１３、図１４に示した工程に対応している。これ以外の製造工程は、上記で説明した製造工程と同様である。図１９に示すセグメントコイル１’では、シフト部１５ｂを形成する方向が、図１Ｃに示したセグメントコイル１のシフト部１５ａを形成する方向と逆方向になる。このため、シフト成形型５１は内周型２０側に配置されている。また、シフト部１５ｂを形成する際にセグメントコイル１の直線部１４ｂが当接する当接部３８は、外周型３０側に配置されている。

更に、図１９に示すセグメントコイル１’では、シフト部１５ｂは、図１Ｃに示したセグメントコイル１のシフト部１５ａと逆の位置（つまり、直線部１４ｂ側）に形成される。よって、当接部３８及びシフト成形型５１も、図１３、図１４に示した場合と逆の位置（つまり、直線部１４ｂ側）に配置している。

図２０、図２１に示すように、シフト部１５ｂを形成する際は、シフト成形型５１をシフト部形成方向（図２０の矢印で示す）に変位させて、当接部３８とシフト成形型５１とでセグメントコイルの直線部１４ｂを挟み込む。なお、図２０、図２１では、説明のために肩部成形型４０ａ、４０ｂの図示を省略している。

つまり、図２０、図２１に示すように、内周型２０及び外周型３０で湾曲部１０を挟持した状態で、直線部１４ｂ（すなわち、シフト部を形成する部分）にシフト成形型５１を用いて応力を印加し、シフト成形型５１と当接部３８とで、直線部１４ｂを第１の方向において挟み込むことでシフト部１５ｂを形成することができる。

また、本実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法では、図２２に示すように、シフト部を形成する際、シフト成形型５０が直線部１４ａと当接する当接面５０ａ及び当接部２８が直線部１４ａと当接する当接面２８ａの角度θ１（つまり、直線部１４ａの長手方向と垂直な断面における角度）を調整することで、シフト部を形成した後のセグメントコイルの形状を調整するようにしてもよい。つまり、当接面５０ａ及び当接面２８ａの角度θ１を調整することで、セグメントコイルの直線部１４ａの角度（直線部１４ａの長手方向と垂直な断面における角度）を調整してもよい。

また、図２３に示すように、本実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法では、シフト部を形成する際、直線部１４ａの長手方向における、シフト成形型５０と当接部２８の位置（高さ６１、６２）を変更することで、シフト部１５ａを形成する位置を調整するようにしてもよい。このように、シフト成形型５０の高さ６１と当接部２８の高さ６２を変更できるようにすることで、シフト部１５ａを形成する位置を容易に調整することができる。

また、図２４に示すように、本実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法では、シフト部を形成する際、シフト成形型５０が直線部１４ａと当接する当接面５０ａ及び当接部２８が直線部１４ａと当接する当接面２８ａの、直線部１４ａの長手方向（鉛直方向）に対する角度θ２を調整することで、シフト部を形成した後のセグメントコイルの形状を調整するようにしてもよい。

つまり、シフト部を形成する際、シフト成形型５０の当接面５０ａと当接部２８の当接面２８ａの鉛直方向に対する角度θ２をそれぞれ０°とした場合は、シフト部を形成した際のスプリングバックにより、セグメントコイルの直線部１４ａの鉛直方向に対する角度が０°とならない場合がある。すなわち、セグメントコイルの直線部１４ａの長手方向が鉛直方向と平行にならない場合がある。

このような場合は、シフト成形型５０の当接面５０ａと当接部２８の当接面２８ａの鉛直方向に対する角度θ２をそれぞれ所定の角度として、成型時に直線部１４ａが内周型２０側に傾斜するようにする。これにより、シフト部を形成した後のスプリングバックを見越した成形が可能となり、セグメントコイルの直線部１４ａの長手方向が鉛直方向と平行になるように加工することができる。

図２５は、本実施の形態にかかるセグメントコイル製造装置が備える肩部成形型の下面図である。図２５に示すように、肩部成形型４０ａ、４０ｂは治具４５に固定されている。肩部成形型４０ａ、４０ｂは、シム寸法調整部材４６ａ、４６ｂを用いて図２５の矢印で示す方向における位置を調整可能に構成されている。つまり、シム寸法調整部材４６ａ、４６ｂを用いて肩部成形型４０ａ、４０ｂのシム寸法（シム寸法調整部材４６ａ、４６ｂの厚さに対応）を調整可能に構成されている。

図２６は、肩部成形型のシム寸法（シム寸法調整部材４６ａ、４６ｂの厚さ）とセグメントコイルのスロット角度（図１Ｂ参照）との関係を示すグラフである。図２６に示すように、肩部成形型４０ａ、４０ｂのシム寸法を調整することで、セグメントコイルのスロット角度を調整することができる。つまり、肩部成形型４０ａ、４０ｂのシム寸法を調整して、セグメントコイルの直線部１４ａ、１４ｂとガイド部４２ａ、４２ｂとの当接位置を調整することで、セグメントコイルのスロット角度を調整することができる。例えば、肩部成形型４０ａ、４０ｂのシム寸法を大きくすることで、スロット角度を大きくすることができる。

次に、作製したセグメントコイルをセグメントコイル製造装置から取り出す場合について説明する。つまり、セグメントコイルにシフト部１５ａを形成した工程（図１４参照）の後工程について説明する。

図２７に示すように、セグメントコイルにシフト部１５ａを形成した後、セグメントコイルを取り出すために外周型３０を上方向に移動させると、セグメントコイルが外周型３０に引きずられて上方向に移動する。このとき、セグメントコイルのシフト部１５ａが内周型２０の角部２７と干渉し、セグメントコイルの形状が変形してしまう場合がある。特にこの問題は、外周型３０を上方向に高速で移動させた場合に顕著にあらわれる。

このような問題を解決するために、本実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法では、水平方向において内周型２０と外周型３０とを離間させた後に、鉛直方向において外周型と内周型とを離間させている。具体的には、図２８に示すように、水平方向に内周型２０を移動させ、その後、上方向に外周型３０を移動させている。セグメントコイルをセグメントコイル製造装置から取り出す際に、内周型２０と外周型３０とをこのように移動させることで、セグメントコイルのシフト部１５ａが内周型２０の角部２７と干渉することを抑制することができる。よって、セグメントコイルの形状が変形してしまうことを抑制することができる。

なお、この問題は、シフト成形型５０を外周型３０側から内周型２０側に移動させてシフト部１５ａを形成した場合に生じる問題である。つまり、図１９に示したセグメントコイル１’を形成する場合は、図２０、図２１に示すように、シフト成形型５１を内周型２０側から外周型３０側に移動させてシフト部１５ｂを形成する。よって、図２９に示すように、セグメントコイルを取り出すために外周型３０を上方向に移動させたとしても、セグメントコイルのシフト部１５ｂが外周型３０の角部３７と干渉することはない。

また、本実施の形態にかかるセグメントコイル製造方法では、セグメントコイルの湾曲部１０（図１Ａ参照）を形成する際に、図５〜図７に示した内周型２０及び外周型３０の代わりに、図３０に示した内周型１２０及び図３１に示した外周型１３０を使用してもよい。

図３０に示す内周型１２０は成形部１２９を備える。成形部１２９には、セグメントコイル１を成形する際に、セグメントコイルの内周面（Ｕ字状の内周面）が当接する面１２１ａ、１２１ｂ、１２２、１２３ａ、１２３ｂ、１２４ａ、１２４ｂが設けられている。内周型１２０の面１２１ａ、１２１ｂはそれぞれ、成型時にセグメントコイル１の斜辺部１１ａ、１１ｂの内周面と当接する。内周型１２０の面１２２は、成型時にセグメントコイル１のクランク部２２の内周面と当接する。内周型２０の面１２３ａ、１２３ｂはそれぞれ、成型時にセグメントコイル１の肩部１３ａ、１３ｂの内周面と当接する。内周型２０の面１２４ａ、１２４ｂはそれぞれ、成型時にセグメントコイル１の直線部１４ａ、１４ｂの内周面と当接する。また、内周型１２０は成形面１２５を備える。

また、図３１に示す外周型１３０は、セグメントコイル１を成形する際に、セグメントコイルの外周面（Ｕ字状の外周面）が当接する面１３１ａ、１３１ｂ、１３２を備える。外周型１３０の面１３１ａ、１３１ｂはそれぞれ、成型時にセグメントコイル１の斜辺部１１ａ、１１ｂの外周面と当接する。外周型１３０の面１３２は、成型時にセグメントコイル１のクランク部３２の外周面と当接する。また、外周型１３０は成形面１３３を備える。

図３２に示すように、セグメントコイルを製造する際は、まず平角導体１０２を内周型１２０の成形面１２５と外周型１３０の成形面１３３との間に配置する。そして、内周型１２０を水平方向に移動させて、平角導体１０２を内周型１２０の成形面１２５と外周型１３０の成形面１３３とで挟んでプレス加工する。その後、図３３に示すように、外周型１３０を下方向に移動させて、平角導体１０２を内周型１２０と外周型１３０とで上下方向から挟み込む。これにより、セグメントコイル１の湾曲部１０が形成される。なお、これ以降の製造工程については、図１０以降で説明した場合と同様である。

以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

１ セグメントコイル
２ 平角導体
１０ 湾曲部
１１ａ、１１ｂ 斜辺部
１２ クランク部
１３ａ、１３ｂ 肩部
１４ａ、１４ｂ 直線部
１５ａ、１５ｂ シフト部
２０ 内周型
２１ａ、２１ｂ、２２、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ 面
２８ 当接部
２９ 成形部
３０ 外周型
３１ａ、３１ｂ、３２ 面
３８ 凹部
４０ａ、４０ｂ 肩部成形型
４１ａ、４１ｂ プレート
４２ａ、４２ｂ ガイド部
５０、５１ シフト成形型
６０ａ、６０ｂ 狭持手段
６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ 狭持手段
１０２ 平角導体
１２０ 内周型
１２１ａ、１２１ｂ、１２２、１２３ａ、１２３ｂ、１２４ａ、１２４ｂ 面
１２５ 成形面
１２９ 成形部
１３０ 外周型
１３１ａ、１３１ｂ、１３２ 面
１３３ 成形面

Claims (10)

1. 湾曲部と直線部とを備えるＵ字状のセグメントコイルを形成し、
   前記直線部の一部が所定の方向にシフトしているシフト部を形成するセグメントコイルの製造方法であって、
   前記シフト部を形成する際、
   前記直線部の前記シフト部を形成する部分の側面のうち、前記所定の方向と平行な側面であって、前記Ｕ字状のセグメントコイルの内周側および外周側の側面をそれぞれ狭持し、
   前記シフト部を形成する部分を基準として前記セグメントコイルの前記湾曲部側または前記直線部の先端部側の、前記セグメントコイルの内周側と外周側との間の面であって、前記所定の方向と垂直な互いに対向している面を狭持し、
   前記シフト部を形成する部分に前記所定の方向の応力を印加して、前記直線部の一部を前記所定の方向にシフトさせてシフト部を形成する、
   セグメントコイル製造方法。
2. 前記セグメントコイルを形成する際、
   線状の導体を第１の成形型を用いて挟み込んで前記湾曲部を形成し、
   前記第１の成形型で前記湾曲部を挟持した状態で、前記湾曲部の両側から伸びる前記導体を第２の成形型を用いて曲げ加工することで、前記湾曲部の両側にそれぞれ前記湾曲部と前記直線部との境界である肩部を形成し、
   前記シフト部を形成する際、
   前記Ｕ字状のセグメントコイルの内周側を前記第１の成形型に当接させ、前記Ｕ字状のセグメントコイルの外周側を前記第２の成形型に当接させて、前記シフト部を形成する部分の前記所定の方向と平行な側面を狭持し、
   前記第１の成形型で前記湾曲部を挟持した状態で、前記シフト部を形成する部分にシフト成形型を用いて応力を印加し、前記シフト成形型と当該シフト成形型と対向する位置に設けられている当接部とで、前記直線部の前記所定の方向と垂直な側面を挟み込むことで前記シフト部を形成する、
   請求項１に記載のセグメントコイル製造方法。
3. 前記シフト部を形成する際、前記直線部の長手方向における、前記シフト成形型と前記当接部の位置を変更することで、前記シフト部を形成する位置を調整する、請求項２に記載のセグメントコイル製造方法。
4. 前記シフト部を形成する際、前記シフト成形型が前記直線部と当接する第１の当接面及び前記当接部が前記直線部と当接する第２の当接面の、前記直線部の長手方向に対する角度を調整することで、前記シフト部を形成した後の前記セグメントコイルの形状を調整する、請求項２または３に記載のセグメントコイル製造方法。
5. 前記シフト部を形成する際、前記シフト成形型が前記直線部と当接する第１の当接面及び前記当接部が前記直線部と当接する第２の当接面の、前記直線部の長手方向と垂直な断面における角度を調整することで、前記シフト部を形成した後の前記セグメントコイルの形状を調整する、請求項２乃至４のいずれか一項に記載のセグメントコイル製造方法。
6. 前記第１の成形型は、前記Ｕ字状のセグメントコイルの外周側に対応する面と当接する外周型と前記Ｕ字状のセグメントコイルの内周側に対応する面と当接する内周型とを含み、
   前記第１の成形型は、前記線状の導体を前記外周型と前記内周型とで上下方向から挟み込んで前記湾曲部を形成する、請求項２乃至５のいずれか一項に記載のセグメントコイル製造方法。
7. 前記シフト成形型を前記外周型側から前記内周型側に移動させて前記シフト部を形成した場合、
   水平方向において前記外周型と前記内周型とを離間させた後に、鉛直方向において前記外周型と前記内周型とを離間させて前記セグメントコイルを取り出す、
   請求項６に記載のセグメントコイル製造方法。
8. 湾曲部と直線部とを備えるＵ字状のセグメントコイルを形成し、前記直線部の一部が所定の方向にシフトしているシフト部を形成するセグメントコイル製造装置であって、
   前記直線部の前記シフト部を形成する部分の側面のうち、前記所定の方向と平行な側面であって、前記Ｕ字状のセグメントコイルの内周側および外周側の側面をそれぞれ狭持する第１の狭持手段と、
   前記シフト部を形成する部分を基準として前記セグメントコイルの前記湾曲部側または前記直線部の先端部側の、前記セグメントコイルの内周側と外周側との間の面であって、前記所定の方向と垂直な互いに対向している面を狭持する第２の狭持手段と、
   前記シフト部を形成する部分に前記所定の方向の応力を印加して、前記直線部の一部を前記所定の方向にシフトさせてシフト部を形成するシフト成形型と、を備える、
   セグメントコイル製造装置。
9. 前記シフト成形型と対向する位置に設けられている当接部を備え、
   前記シフト部を形成する部分に前記シフト成形型を用いて応力を印加した際に、前記シフト部を形成する部分を前記シフト成形型と前記当接部とで挟み込むことで前記シフト部を形成する、
   請求項８に記載のセグメントコイル製造装置。
10. 線状の導体を挟み込んで前記湾曲部を形成する第１の成形型と、
    前記第１の成形型で前記湾曲部を挟持した状態で、前記湾曲部の両側から伸びる前記導体を曲げ加工して、前記湾曲部の両側にそれぞれ前記湾曲部と前記直線部との境界である肩部を形成する第２の成形型と、を備え、
    前記第１の狭持手段は前記第１及び第２の成形型を用いて構成されており、前記Ｕ字状のセグメントコイルの内周側を前記第１の成形型に当接させ、前記Ｕ字状のセグメントコイルの外周側を前記第２の成形型に当接させて、前記シフト部を形成する部分の前記所定の方向と平行な側面を狭持し、
    前記第２の狭持手段は前記第１の成形型を用いて構成されており、前記第１の成形型で前記湾曲部を挟持することで前記湾曲部の前記所定の方向と垂直な互いに対向している面を狭持する、
    請求項８または９に記載のセグメントコイル製造装置。

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