JP2012200101A - 回転電機ステータ及び回転電機ステータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機ステータにおいて、各セグメントコイルでの絶縁性能を十分に確保しつつ、導体セグメントの接合側のコイルエンドの径方向長さを小さくすることである。
【解決手段】ステータは、ステータコアに分布巻きで巻装された複数相のステータコイルを含む。各相のステータコイルは、２本の平行な脚部を有するＵ字形の複数の導体セグメント２８から形成されるセグメントコイルを含む。各導体セグメント２８の２の脚部３２の先端部で、ステータコアの側面から突出した部分を第１曲げ部４０で周方向または周方向に傾斜した方向に曲げ形成し、第１曲げ部４０よりも先端側の第２曲げ部４２ａ、４２ｂで軸方向に向かうように曲げ形成する。径方向に隣り合う２の脚部３２のそれぞれに設けられた第２曲げ部４２ａ、４２ｂは、ステータの軸方向に関して異なる位置に設ける。
【選択図】図９

Description

本発明は、周方向複数個所に設けられたスロットを有するステータコアと、ステータコアに分布巻きで巻装された複数相のステータコイルとを備える回転電機ステータ及び回転電機ステータの製造方法に関する。

従来から、回転電機のステータとして、スロットと呼ばれる径方向に伸びる溝を周方向に複数設けたステータコアを備え、互いに周方向に離れた２ずつのスロットに挿入するように、ステータコアにステータコイルを分布巻きで巻装する構造が知られている。

また、この場合にステータコイルとして、複数のＵ字形の導体セグメントをステータコアの軸方向片側から他側に、複数のスロットに挿入するとともに、軸方向他側で径方向に隣り合う導体セグメントの端部同士を結合することでコイル状に形成して、導体セグメントコイルとすることも考えられている。

さらに、複数の導体セグメントを連結することによりコイル状に形成し、単位コイルとしたものを複数個設け、ステータコアの周方向に複数の単位コイルを連結することにより各相のステータコイルを構成することも考えられている。なお、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献１がある。

特開２００４−１５８３９号公報

このような導体セグメントから構成されるステータでは、径方向に隣り合う導体セグメントの端部同士を接合するために、導体セグメントを構成する２本の脚部で、ステータコアの軸方向他側面から突出したリード側部分を周方向の互いに近づく側に第１曲げ部で曲げ形成し、さらにそれぞれの先端部を軸方向に向かうように、ステータの周方向同位置の第２曲げ部で曲げ形成することが考えられる。先端部を軸方向に向かうように曲げ形成するのは、先端部の溶接による接合の容易化を図るためである。これに対して、径方向に隣り合う導体セグメント同士で、第２曲げ部において、ステータの軸方向に関する位置は同一位置とすることが考えられる。ただし、この場合、第２曲げ部で曲げ太りが生じるため、径方向に隣り合う導体セグメント同士が第２曲げ部で径方向に干渉するのを防止するために、径方向に隣り合う導体セグメント同士の間に径方向の隙間を設けることが要求される場合がある。このため、各脚部の接合側のコイルエンド構成部分を径方向に大きく曲げる、いわゆるシフト曲げする必要が生じて、導体セグメントの接合側のコイルエンドの径方向長さである、コイルエンド高さが大きくなる可能性がある。また、この場合、各導体セグメントのねじり工程での難易度が上昇する。また、スロット内に配置した導体セグメント同士の間でも大きな隙間が必要になる可能性がある。このため、スロット内での導体の占積率が低下したり、ステータコアの大型化を招く原因となる。

一方、径方向に隣り合う導体セグメント同士が第２曲げ部で径方向に過度に接触し、過度に干渉した場合には、導体セグメントの絶縁被膜が擦れて損傷を招く可能性がある。この場合、導体セグメントの絶縁性能が低下する可能性がある。

これに対して、特許文献１には、単に、複数のＵ字形の導体セグメントからステータコイルを構成する構造であって、導体セグメントの２の直線部をステータコアに挿入後、互いに開く方向、または互いに閉じる方向に折り曲げる構成が記載されているのに過ぎない。このような構成では、上記と同様の不都合が生じる可能性がある。

本発明の目的は、回転電機ステータ及び回転電機ステータの製造方法において、各セグメントコイルでの絶縁性能を十分に確保しつつ、導体セグメントの接合側のコイルエンドの径方向長さを小さくすることを目的とする。

本発明に係る回転電機ステータは、周方向複数個所に設けられたスロットを有するステータコアと、ステータコアに分布巻きで巻装された複数相のステータコイルとを備え、各相のステータコイルは、それぞれ両端部に２本の平行な脚部を有するＵ字形の複数の導体セグメントから形成されるセグメントコイルであって、予め定めた単位コイル間隔で配置される２のスロットの径方向に沿って整列させるように、ステータコアの軸方向片側から軸方向他側に複数の導体セグメントを挿入し、各導体セグメントの２の脚部の先端部で、ステータコアの側面から突出した部分を第１曲げ部で周方向または周方向に傾斜した方向に曲げ形成し、第１曲げ部よりも先端側の第２曲げ部で軸方向に向かうように曲げ形成し、１の導体セグメントの片側の脚部の第２曲げ部よりも先端側の部分と、この１の導体セグメントに径方向に隣り合う他の導体セグメントの他側の脚部の第２曲げ部よりも先端側の部分とを接続し、これを各導体セグメントで繰り返すことによりコイル状に形成されるセグメントコイルを含み、互いに径方向に隣り合う２の脚部のそれぞれに設けられた第２曲げ部は、ステータの軸方向に関して異なる位置に設けられていることを特徴とする回転電機ステータである。

また、本発明に係る回転電機ステータにおいて、好ましくは、各セグメントコイルを構成し、ステータの径方向に整列するように配置された複数の導体セグメントに設けられた第２曲げ部と、ステータコアの軸方向他側面との間の軸方向間隔は、複数の導体セグメントで径方向に関して交互に大小が変化している。

また、本発明に係る回転電機ステータの製造方法は、周方向複数個所に設けられたスロットを有するステータコアと、ステータコアに分布巻きで巻装された複数相のステータコイルとを備え、各相のステータコイルは、それぞれ両端部に２本の平行な脚部を有するＵ字形の複数の導体セグメントから形成されるセグメントコイルであって、予め定めた単位コイル間隔で配置される２のスロットの径方向に沿って整列させるように、ステータコアの軸方向片側から軸方向他側に複数の導体セグメントを挿入し、各導体セグメントの２の脚部の先端部で、ステータコアの側面から突出した部分を第１曲げ部で周方向または周方向に傾斜した方向に曲げ形成し、第１曲げ部よりも先端側の第２曲げ部で軸方向に向かうように曲げ形成し、１の導体セグメントの片側の脚部の第２曲げ部よりも先端側の部分と、この１の導体セグメントに径方向に隣り合う他の導体セグメントの他側の脚部の第２曲げ部よりも先端側の部分とを接続し、これを各導体セグメントで繰り返すことによりコイル状に形成されるセグメントコイルを含む回転電機ステータの製造方法であって、ステータコアの軸方向片側から軸方向他側に複数の導体セグメントの各脚部を挿入した後で、ステータコアの側面から突出した各導体セグメントの片側の脚部のうち、ステータコアの径方向同位置である第１位置に配置された片側の脚部の先端部を第１冶具に形成された複数の第１挿入孔にそれぞれ挿入し、ステータコアの側面から突出した各導体セグメントの他側の脚部のうち、ステータコアの径方向の同位置である第２位置に配置された他側の脚部の先端部を第２冶具に形成された複数の第２挿入孔にそれぞれ挿入し、第１冶具をステータコアに向かって、かつ、周方向片側に向かって捻るように移動させることで片側の脚部の先端部を第１曲げ部及び第２曲げ部で曲げ形成し、第２冶具をステータコアに向かって、かつ、周方向他側に向かって捻るように移動させることで他側の脚部の先端部を第１曲げ部及び第２曲げ部で曲げ形成するステップであって、第１挿入孔は、第２挿入孔と異なる挿入長さを有するステップを含むことを特徴とする回転電機ステータの製造方法である。

本発明に係る回転電機ステータによれば、互いに径方向に隣り合う２の導体セグメントの脚部のそれぞれに設けられた第２曲げ部は、ステータの軸方向に関して異なる位置に設けられるので、導体セグメントが第２曲げ部同士で対向することがなくなり、導体セグメントの接合側のコイルエンド構成部分を径方向に大きく曲げることなく、それぞれを被覆する絶縁部が過度に接触することを防止できる。このため、各セグメントコイルでの絶縁性能を十分に確保しつつ、導体セグメントの接合側のコイルエンドの径方向長さを小さくできる。

本発明に係る実施の形態の回転電機ステータを示す斜視図である。 図１の各相ステータコイルを構成する１の導体セグメントを、ステータコアに配置する以前の状態で示す図である。 図１のステータにおいて、１相分であるＵ相分のステータコイルが巻装された様子を示す概略斜視図である。 図３における１相分であるＵ相分のステータコイルを取り出して示す図である。 図４のステータコイルのうち、前半部の巻き始めの１番目から８番目までの８個の単位コイルを示す図である。 図５の前半部の８個の単位コイルをステータコアに巻装する様子を説明する模式図である。 図６に引き続いて、後半部の８個の単位コイルをステータコアに巻装する様子を説明する模式図である。 図１において、径方向に隣り合う２の導体セグメントの脚部の先端部を接合する以前の状態で示す部分拡大斜視相当図である。 図８を径方向に見た拡大図である。 図１のステータの製造方法において、導体セグメントの脚部をステータコアに挿入した後、曲げ形成する前の状態を示す斜視図である。 第１冶具及び第２冶具に脚部を挿入した状態を示す模式図である。 第１冶具を構成する第１環状要素を挿入側から見て示す図である。 脚部の曲げ形成の際に、第１冶具及び第２冶具を捻るように移動させる様子を説明するための模式図である。 図１３のＡ−Ａ断面拡大図である。 （ａ）は図１４のＢ−Ｂ断面図であり、（ｂ）は図１４のＣ−Ｃ断面図である。 比較例の回転電機ステータにおいて、図８に対応する図である。 図１６を径方向に見た拡大図である。 比較例の回転電機ステータにおいて、１のスロットに対応する周方向一部の断面図である。 第２曲げ部の曲げ太りを誇張して示す、図１８のＤ部拡大図である。

以下において、図１から図１５を用いて本発明に係る実施の形態を説明する。本実施の形態の回転電機ステータ（以下、単に「ステータ」という。）は、例えば電動モータ、発電機等の回転電機を構成するために使用される。ステータ１０は、環状の磁性材料製のステータコア１４と、ステータコア１４に分布巻きで巻装された複数相であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のセグメント環状部１６，１８，２０とを備える。ステータ１０の使用時には、ステータ１０の径方向内側に、回転軸に固定されたロータ（図示せず）を配置し、ステータ１０とロータとを径方向に対向させることでラジアル型の回転電機を構成する。ステータコア１４は、例えば、磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心、または電磁鋼板等の金属板の積層体等により構成されている。ステータコア１４は、内周面の周方向複数個所に放射状に形成されたスロット１２を有する。

各相のセグメント環状部１６，１８，２０は、それぞれ環状に複数のステータコイルである導体セグメントコイル（以下、単に「セグメントコイル」という。）２２を連結してなり、互いに連結される１周目要素２４（図５）及び２周目要素２６（図７）を含む。また、各セグメントコイル２２は、図２に示す、略Ｕ字形の導体セグメント２８を複数個並べてコイル状に接合することにより形成されている。各導体セグメント２８は、幅方向（図２の左右方向）両端部に２ずつのスロット１２（図１）にそれぞれ挿入される直線部３０を有する２本の平行な脚部３２と、脚部３２の一端同士を連結する連結部３４とを有する。また、導体セグメント２８は、両端部を除く導体線３６の周囲に、ポリアミドイミド等により構成されるエナメル樹脂等の絶縁部である絶縁被膜３８が被覆されている。

すなわち、本実施の形態のステータ１０（図１）は、いわゆる「セグメントコイル巻き型」と呼ばれるもので、断面矩形の平角線等の角線である導体線３６が絶縁被膜３８により被覆されてなるコイル素線をコイル状に形成したセグメントコイル２２（図１）を複数個設けている。そして、ステータコア１４の周方向に複数のセグメントコイル２２を少なくとも一周分（本実施形態の場合は２周分）連結することにより各相のセグメント環状部１６，１８，２０が構成されている。図１では、「ｕ」「ｖ」「ｗ」の符号を付した部分が、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相を表している。

図３は、図１のステータ１０において、１相分であるＵ相分のセグメント環状部１６がステータコア１４に巻装された様子を示す概略斜視図である。各相のセグメント環状部１６，１８，２０（以下、代表してＵ相のセグメント環状部１６で説明する。）は、それぞれ周方向の幅が予め定められた単位コイル間隔Ｄ１（図５）である８個の単位コイルであるセグメントコイル２２を環状に連結するようにステータコア１４に巻装したものを１周目要素２４としてステータコア１４を１周りさせ、続いて同様に８個のセグメントコイル２２を環状に連結するようにステータコア１４に巻装したものを２周目要素２６としてステータコア１４を１周りさせることにより、セグメント環状部１６が構成されている。この場合、１周目要素２４を配置するスロット１２と、２周目要素２６を配置するスロット１２とは、周方向に１ずつずらせている。

図４は、Ｕ相分のセグメント環状部１６を取り出して示す図である。なお、Ｖ相、Ｗ相のセグメント環状部１８，２０の基本形状は、Ｕ相の場合と同様である。Ｕ相のセグメント環状部１６は、コイル素線をコイル状に形成した単位コイルであるセグメントコイル２２を１６個組み合わせて構成している。図４で、Ｃ１、Ｃ２・・・Ｃ１６と示しているのは、１６個のセグメントコイル２２を区別するためのコイル番号で、Ｕ相セグメント環状部１６の巻き始めが１番目単位コイルであるセグメントコイルＣ１で、巻き終わりが１６番目単位コイルであるセグメントコイルＣ１６である。

図４に示すように、セグメントコイルＣ１に隣接してセグメントコイルＣ２を配置し、以下Ｃ３、Ｃ４・・・Ｃ１６と順次隣接して配置し、周方向に２周している。このため、コイル番号をｉとして、ｉ番目コイルと（ｉ＋８）番目コイルとは、１スロット分ずれているが一部径方向に重なり合うように配置されている。

図５は、図４のセグメント環状部１６のうち、１周目要素２４を取り出して示す図である。セグメント環状部１６の１周目要素２４は、８個のセグメントコイル２２が環状に連結されることにより構成されている。各セグメントコイル２２は、複数の導体セグメント２８から構成される。図５では、セグメントコイル２２のうち、２周目要素２６（図７参照）の９番目から１６番目までのセグメントコイル２２の図示を省略しているが、基本形状は図５の１周目要素２４の形状と同様で、配置位置が１周目要素２４に対し周方向にずれている。

図６は、図４のセグメント環状部１６のうち、１周目要素２４をステータコア１４に配置する様子を説明する模式図である。図７は、図４のセグメント環状部１６のうち、２周目要素２６をステータコア１４に配置する様子を説明する模式図である。図７では、図６の１周目要素２４の図を省略している。なお、図６、図７では、ステータコア１４の平面図と、その外側の複数のセグメントコイル２２とを示している。セグメントコイル２２は、いくつかのスロット１２をまたぐように、周方向に離れた２のスロット１２に挿入するように、ステータコア１４の周方向複数個所に巻装している。この２のスロット１２は、予め定めた単位コイル間隔Ｄ１で離れている。以下、セグメントコイル２２は、コイル番号を付して説明する場合がある。図６に示す、セグメントコイルＣ１は、セグメント環状部１６（図４）の巻き始めで、回転電機の動力線側である入力端子側（ＩＮ側）に接続されている。セグメントコイルＣ１は、スロットＳ４とＳ１０との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成している。この巻き始めは、入力端子側であるステータコア１４の外周側であり、外周側から内周側に向かうようにスロット１２にコイル状に巻装される。次いで、セグメントコイルＣ１の巻き終わりでセグメントコイルＣ２に接続される。すなわち、セグメントコイルＣ１の巻き終わりでスロットＳ１０から単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ１６に渡り、スロットＳ１０とＳ１６との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成することで、セグメントコイルＣ２を構成している。次いで順次これを繰り返してセグメントコイルＣ１からセグメントコイルＣ８までを形成することにより１周目要素２４が構成される。

１周目要素２４の巻き終わりは、ステータコア１４の最外周側で、図７に示す２周目要素２６のセグメントコイルＣ９に接続される。このとき、セグメントコイルＣ９は、セグメントコイルＣ１から１スロット分ずれて、スロットＳ３とＳ９との間にわたって複数回巻回されることによりコイル状に形成されている。次いで、セグメントコイルＣ９の巻き終わりでセグメントコイルＣ１０に接続される。すなわち、セグメントコイルＣ９の巻き終わりでスロットＳ９から単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ１５に渡り、スロットＳ９とＳ１５との間にコイル素線を複数回巻回してコイル状に形成することで、セグメントコイルＣ１０を構成している。次いで順次これを繰り返してセグメントコイルＣ９からセグメントコイルＣ１６までを形成することにより２周目要素２６が構成される。

また、セグメントコイルＣ１６の巻き終わりは、ステータコア１４の最外周側から取り出され、回転電機の中性点に接続される。図７では、セグメントコイルＣ１６の巻き終わりがＯＵＴ（中性点）として示されている。このように、セグメント環状部１６の１周目要素２４と２周目要素２６とが配置されるスロット１２は、周方向にずれている。以上は、Ｕ相のセグメント環状部１６について説明したが、Ｖ相、Ｗ相のセグメント環状部１８，２０についても同様に構成するとともに、図１に示すように、Ｖ相セグメント環状部１８を配置するスロット１２を周方向に２ずつずらせ、Ｗ相セグメント環状部２０を配置するスロット１２を、周方向にさらに２ずつずらせる。

このような各相のセグメント環状部１６，１８，２０を構成する際に、上記の図２に１つを示した複数の略Ｕ字形の導体セグメント２８を使用している。すなわち、導体セグメント２８を複数連結することにより１のセグメントコイル２２を構成し、このセグメントコイル２２を複数連結することにより各相のセグメント環状部１６，１８，２０を構成している。この場合、各導体セグメント２８は、両端部に単位コイル間隔Ｄ１と同じ間隔で設けられた２本の平行な脚部３２を有し、各脚部３２の一端を連結部３４で連結している。各セグメントコイル２２（図１）を構成する場合、導体セグメント２８を複数本、例えば５本を使用し、予め一定に定めた単位コイル間隔Ｄ１で配置される２のスロット１２の径方向に沿って整列させるように、ステータコア１４の軸方向片側から軸方向他側に挿入する。そして、各導体セグメント２８の２の脚部３２の先端部で、ステータコア１４の軸方向他側面から突出した部分を互いに周方向（「周方向」とは、特に断らない限り、ステータの周方向を言う。本明細書全体及び特許請求の範囲で同じとする。）に対向する側に折り曲げる。また、１の導体セグメント２８の片側の脚部３２の先端部と、この１の導体セグメント２８に径方向（「径方向」とは、特に断らない限り、ステータの径方向を言う。本明細書全体及び特許請求の範囲で同じとする。）に隣り合う他の導体セグメント２８の他側の脚部３２の先端部とをＴＩＧ溶接等の溶接により接続し、これを各導体セグメント２８で繰り返すことにより、コイル状のセグメントコイル２２を形成する。

特に、本実施の形態では、各導体セグメント２８の接合側の一部の曲げ部の軸方向（「軸方向」とは、特に断らない限り、ステータの軸方向を言う。本明細書全体及び特許請求の範囲で同じとする。）位置を、隣り合う導体セグメント２８同士で互いに異ならせている。図８，９はこれを説明するための図であり、図８は、図１において、径方向に隣り合う２の導体セグメント２８の脚部３２の先端部を接合する以前の状態で示す部分拡大斜視相当図であり、図９は、図８を径方向に見た拡大図である。

図８、図９に示すように、導体セグメント２８の脚部３２の先端部は、ステータコア１４のスロット１２に軸方向片側（図８の下側）から軸方向他側（図８の上側）に挿入した後で曲げ形成する。この際、ステータコア１４の軸方向に複数の導体セグメント２８を挿入し、各導体セグメント２８の２の脚部３２の先端部で、ステータコア１４の軸方向他側面（図８の上側面）から突出した部分を第１曲げ部４０で周方向または周方向に傾斜した方向に曲げ形成し、それぞれ第１曲げ部４０よりも先端側で、周方向同位置の第２曲げ部４２ａ、４２ｂで軸方向に向かうように曲げ形成する。また、１の（図８、図９の左側の）導体セグメント２８の片側の脚部３２の第２曲げ部４２ａよりも先端側の部分と、この１の導体セグメント２８に径方向（図８、図９の表裏方向）に隣り合う他の（図８、図９の右側の）導体セグメント２８の他側の脚部３２の第２曲げ部４２ｂよりも先端側の部分とを溶接により接続し、これを各導体セグメント２８で繰り返すことによりコイル状に形成されるセグメントコイル２２（図３）を構成する。

また、互いに径方向に隣り合う２の脚部３２のそれぞれに設けられた第２曲げ部４２ａ、４２ｂは、ステータコア１４の軸方向（図８、図９のｙ方向）に関して異なる位置に設けられている。例えば、図９では、１の導体セグメント２８の片側の脚部３２の第２曲げ部４２ａがＰ位置に設けられており、この片側の脚部３２に径方向（図９の表裏方向）に隣り合う別の導体セグメント２８の他側の脚部３２の第２曲げ部４２ｂがＰ位置とは軸方向に異なるＱ位置に設けられている。より具体的には、図９に示すように、導体セグメント２８を径方向に見た場合の、脚部３２のうち、周方向に対し傾斜した部分の幅方向中央部を通る直線Ａ１、Ｂ１と、軸方向と平行な部分である先端部の幅方向中央部を通る直線Ａ２、Ｂ２との交差点Ｐ，Ｑが軸方向の異なる位置に設けられている。したがって、１の導体セグメント２８に設けられた第２曲げ部４２ａとステータコア１４の軸方向他側面Ｓとの間の軸方向間隔Ｌ１と、この１の導体セグメント２８に径方向に隣り合う別の導体セグメント２８に設けられた第２曲げ部４２ｂとステータコア１４の軸方向他側面Ｓとの間の軸方向間隔Ｌ２とは異なり、図９では、Ｌ１がＬ２よりも小さくなっている（Ｌ１＜Ｌ２）。なお、図８では、１の導体セグメント２８の片側の脚部３２の先端縁と、別の導体セグメント２８の他側の脚部３２の先端縁との軸方向位置が同じとなる図示としているが、両方の先端縁の軸方向位置は多少ずれていてもよい。

また、各セグメントコイル２２（図３）を構成し、径方向に整列するように配置された複数の導体セグメント２８に設けられた第２曲げ部４２ａ、４２ｂと、ステータコア１４の軸方向他側面との間の軸方向間隔Ｌ１、Ｌ２（図９）は、複数の導体セグメント２８で径方向に関して交互に大小が変化するようにしている。より具体的には、図９に示す形状をそれぞれ有する２の径方向に隣り合う脚部３２が、径方向に複数個整列して配置される。

次に、このように第２曲げ部４２ａ、４２ｂを軸方向で異ならせるようにセグメントコイル２２を形成する方法を説明する。まず「挿入ステップ」として、図１０に示すように、各相の各セグメントコイル２２（図３）を構成する複数の導体セグメント２８をそれぞれステータコア１４の周方向に離れた２のスロット１２に、径方向に沿って整列させるように、軸方向片側（図１０の下側）から他側（図１０の上側）に挿入する。そして、「曲げ準備ステップ」として、それぞれ複数の環状要素４４，４６を有する第１冶具４８及び第２冶具５０に、各導体セグメント２８の先端部を挿入する。第１冶具４８が有する複数の第１環状要素４４と、第２冶具５０が有する複数の第２環状要素４６とは、直径が互いに異なり、図１１に模式図で示すように、第１環状要素４４と第２環状要素４６とで径方向に交互に配置される。また、各第１環状要素４４は互いに連結され、各第２環状要素４６も互いに連結されている。そして、第１環状要素４４は、図１２に示すように、導体セグメント２８（図１１）の先端部の挿入側の面の周方向複数個所に第１挿入孔５２が並ぶように形成されている。同様に、第２環状要素４６（図１１）において、導体セグメント２８の先端部の挿入側の面の周方向複数個所に第２挿入孔５４（図１１）が並ぶように形成されている。

図１１に示すように、第１環状要素４４の第１挿入孔５２の挿入長さＬａと、第２環状要素４６の第２挿入孔５４の挿入長さＬｂとは異なっており、ＬａはＬｂよりも大きくなっている（Ｌａ＞Ｌｂ）。そして各環状要素４４，４６に、それぞれ複数の導体セグメント２８のうち、径方向同位置に配置された導体セグメント２８の片側の脚部３２の先端部を挿入する。また、各導体セグメント２８の脚部３２の先端部でステータコア１４の軸方向他側面から突出した部分の根元部に、根元部の形状を維持するための係合部を有し、リングを周方向複数個所で分割したような形状を有する図示しない根元支持冶具を係合させる。

そして「曲げステップ」として、各冶具４８，５０を周方向かつ、軸方向に捻るように移動させることで、各導体セグメント２８の脚部３２の先端部を曲げ形成する。これについて、図１３〜図１５を用いて、第１冶具４８を構成する１の第１環状要素４４と、第２冶具５０を構成し、第１環状要素４４と径方向に隣り合う、１の第２環状要素４６とを用いて説明する。図１３〜１５では、第１環状要素４４の径方向外側に第２環状要素４６が配置されている。「曲げ準備ステップ」では、図１４，１５に示すように、第１環状要素４４に形成された複数の第１挿入孔５２に、各導体セグメント２８の片側の脚部３２のうち、径方向同位置である第１位置に配置された片側の脚部３２の先端部を挿入する。また、第２環状要素４６に形成された複数の第２挿入孔５４に、各導体セグメント２８の他側の脚部３２のうち、径方向同位置である第２位置に配置された他側の脚部３２の先端部を挿入する。この状態で、第１冶具４８を図１４の下側のステータコア１４（図１０）に向かって、かつ、周方向片側に向かって（図１３〜１５の矢印α方向に）捻るように移動させることで、片側の脚部３２の先端部を第１曲げ部４０（図９）及び第２曲げ部４２ａ（図９）で曲げ形成する。また、第２冶具５０をステータコア１４に向かって、かつ、周方向他側に向かって（図１３〜１５の矢印β方向に）捻るように移動させることで他側の脚部３２の先端部を第１曲げ部４０及び第２曲げ部４２ｂ（図９）で曲げ形成する。

これにより、図８、図９に一部を示すように、互いに径方向に隣り合う２の脚部３２のそれぞれに設けられた第２曲げ部４２ａ、４２ｂは、軸方向に関して異なる位置に設けられる。そして、２の脚部３２の絶縁被膜３８から露出している端部である導体線３６同士をＴＩＧ溶接等の溶接により接続し、これを径方向に隣り合う導体セグメント２８で繰り返すことでセグメントコイル２２（図３）を形成する。なお、周方向に隣り合うセグメントコイル２２同士は、径方向内側または径方向外側の導体セグメント２８の先端部の曲げ形成した部分の端部同士を接続することで、上記の各相のセグメント環状部１６，１８，２０（図１）を形成する。

なお、図１１の第１冶具４８を構成する各第１環状要素４４は互いに連結せず、第２冶具５０を構成する各第２環状要素４６も互いに連結せず、曲げステップでは、各第１環状要素４４及び各第２環状要素４６を別々に周方向及び軸方向に移動させ、対応する導体セグメント２８の脚部３２の先端部を曲げ形成することもできる。また、図９では、周方向に関して各導体セグメント２８の脚部３２を挿入するための、ステータコア１４の２のスロット１２（図８）の周方向間隔Ｄ１に対して中央から周方向片側（図９の右側）に寄った位置に第２曲げ部４２ａ、４２ｂを設けるような図示としているが、第２曲げ部４２ａ、４２ｂの周方向位置はこのような位置に限定するものではなく、例えば、周方向間隔Ｄ１の中央位置と一致する周方向位置に第２曲げ部４２ａ、４２ｂを設けることもできる。

このようなステータ１０及びステータ１０の製造方法によれば、互いに径方向に隣り合う２の導体セグメント２８の脚部３２のそれぞれに設けられた第２曲げ部４２ａ、４２ｂは、ステータ１０の軸方向に関して異なる位置に設けられる。このため、導体セグメント２８が第２曲げ部４２ａ、４２ｂ同士で対向することがなくなり、導体セグメント２８の接合側のコイルエンド構成部分をそれぞれ径方向に大きく曲げる、すなわち大きくシフト曲げすることなく、それぞれを被覆する絶縁被膜３８が過度に接触することを防止できる。このため、各セグメントコイル２２での絶縁性能を十分に確保しつつ、導体セグメント２８の接合側のコイルエンドの径方向長さを小さくできる。

また、各導体セグメント２８の接合側で径方向に大きくシフト曲げする必要がなくなるので、曲げステップでのねじり工程の容易化を図れる。また、スロット１２内に配置した導体セグメント２８同士の間での隙間を小さくできるか、またはなくせるので、スロット１２内での導体の占積率を増大できるとともに、ステータコア１４の小型化を図れる。

また、各セグメントコイル２２を構成し、ステータ１０の径方向に整列するように配置された複数の導体セグメント２８に設けられた第２曲げ部４２ａ、４２ｂと、ステータコア１４の軸方向他側面との間の軸方向間隔は、複数の導体セグメント２８で径方向に関して交互に大小が変化している。このため、径方向に隣り合うすべての導体セグメント２８の第２曲げ部４２ａ、４２ｂ同士が径方向に対向することを防止するとともに、コイルエンドの径方向長さが小さい構造をより容易に実現できる。

一方、図１６〜１９は、本発明から外れる比較例の構成を示している。図１６は、比較例のステータにおいて、図８に対応する図である。図１７は、図１６を径方向に見た拡大図である。図１８は、比較例のステータ１０において、１のスロット１２に対応する周方向一部の断面図である。図１９は、第２曲げ部５６の曲げ太りを誇張して示す、図１８のＤ部拡大図である。

この比較例では、本実施の形態と異なり、各セグメントコイル２２（図３参照）を構成し、径方向に隣り合う導体セグメント２８同士で、それぞれに設けられた第２曲げ部５６の軸方向（図１６のｙ方向）位置を同じとしている。すなわち、図１７に詳しく示すように、１の（図１７の左側の）導体セグメント２８の片側の脚部３２の第２曲げ部５６がＰ２位置に設けられており、この片側の脚部３２に径方向（図１７の表裏方向）に隣り合う別の（図１７の右側の）導体セグメント２８の他側の脚部３２の第２曲げ部５６がＰ２位置と軸方向に同位置であるＱ２位置に設けられている。その他の構成は、上記の本実施の形態と同様である。

このような比較例では、図１８〜１９に示すように、導体セグメント２８の接合側のコイルエンドにおいて、径方向（図１８，１９の左右方向）に隣り合う導体セグメント２８同士で、それぞれに設けられた第２曲げ部５６が径方向に対向するので、図１９に誇張して示すように、第２曲げ部５６の形成に伴う曲げ太りも径方向に対向し、その分、図１８に示すように、各導体セグメント２８の接合側のコイルエンド構成部分を径方向に大きくシフト曲げする必要が生じる可能性がある。このため、導体セグメント２８の接合側のコイルエンドの径方向長さが大きくなる可能性がある。また、第２曲げ部５６同士の間に径方向の隙間を設ける場合には、導体セグメント２８の接合側のコイルエンドの径方向長さがさらに大きくなる可能性がある。これに対して、上記の図１〜１５に示した本実施の形態によれば、第２曲げ部４２ａ、４２ｂ（図８、図９）が径方向に対向することがなくなるので、このような不都合を解消できて、各セグメントコイル２２（図３）での絶縁性能を十分に確保しつつ、導体セグメント２８の接合側のコイルエンドの径方向長さを小さくできる。

なお、コイルエンドを構成する導体セグメント２８の連結部３４（図２）側と、接合側とのそれぞれで環状のＰＰＳ等により構成される絶縁紙を配置して、コイルエンドで径方向に隣り合う導体セグメント２８の外面同士の間の絶縁性をより高くすることもできる。

１０ ステータ、１２ スロット、１４ ステータコア、１６，１８，２０ セグメント環状部、２２ 導体セグメントコイル、２４ １周目要素、２６ ２周目要素、２８ 導体セグメント、３０ 直線部、３２ 脚部、３４ 連結部、３６ 導体線、３８ 絶縁被膜、４０ 第１曲げ部、４２ａ，４２ｂ 第２曲げ部、４４ 第１環状要素、４６ 第２環状要素、４８ 第１冶具、５０ 第２冶具、５２ 第１挿入孔、５４ 第２挿入孔、５６ 第２曲げ部。

Claims (3)

1. 周方向複数個所に設けられたスロットを有するステータコアと、
   ステータコアに分布巻きで巻装された複数相のステータコイルとを備え、
   各相のステータコイルは、
   それぞれ両端部に２本の平行な脚部を有するＵ字形の複数の導体セグメントから形成されるセグメントコイルであって、予め定めた単位コイル間隔で配置される２のスロットの径方向に沿って整列させるように、ステータコアの軸方向片側から軸方向他側に複数の導体セグメントを挿入し、各導体セグメントの２の脚部の先端部で、ステータコアの側面から突出した部分を第１曲げ部で周方向または周方向に傾斜した方向に曲げ形成し、第１曲げ部よりも先端側の第２曲げ部で軸方向に向かうように曲げ形成し、１の導体セグメントの片側の脚部の第２曲げ部よりも先端側の部分と、この１の導体セグメントに径方向に隣り合う他の導体セグメントの他側の脚部の第２曲げ部よりも先端側の部分とを接続し、これを各導体セグメントで繰り返すことによりコイル状に形成されるセグメントコイルを含み、
   互いに径方向に隣り合う２の脚部のそれぞれに設けられた第２曲げ部は、ステータの軸方向に関して異なる位置に設けられていることを特徴とする回転電機ステータ。
2. 請求項１に記載の回転電機ステータにおいて、
   各セグメントコイルを構成し、ステータの径方向に整列するように配置された複数の導体セグメントに設けられた第２曲げ部と、ステータコアの軸方向他側面との間の軸方向間隔は、複数の導体セグメントで径方向に関して交互に大小が変化していることを特徴とする回転電機ステータ。
3. 周方向複数個所に設けられたスロットを有するステータコアと、
   ステータコアに分布巻きで巻装された複数相のステータコイルとを備え、
   各相のステータコイルは、
   それぞれ両端部に２本の平行な脚部を有するＵ字形の複数の導体セグメントから形成されるセグメントコイルであって、予め定めた単位コイル間隔で配置される２のスロットの径方向に沿って整列させるように、ステータコアの軸方向片側から軸方向他側に複数の導体セグメントを挿入し、各導体セグメントの２の脚部の先端部で、ステータコアの側面から突出した部分を第１曲げ部で周方向または周方向に傾斜した方向に曲げ形成し、第１曲げ部よりも先端側の第２曲げ部で軸方向に向かうように曲げ形成し、１の導体セグメントの片側の脚部の第２曲げ部よりも先端側の部分と、この１の導体セグメントに径方向に隣り合う他の導体セグメントの他側の脚部の第２曲げ部よりも先端側の部分とを接続し、これを各導体セグメントで繰り返すことによりコイル状に形成されるセグメントコイルを含む回転電機ステータの製造方法であって、
   ステータコアの軸方向片側から軸方向他側に複数の導体セグメントの各脚部を挿入した後で、ステータコアの側面から突出した各導体セグメントの片側の脚部のうち、ステータコアの径方向同位置である第１位置に配置された片側の脚部の先端部を第１冶具に形成された複数の第１挿入孔にそれぞれ挿入し、ステータコアの側面から突出した各導体セグメントの他側の脚部のうち、ステータコアの径方向の同位置である第２位置に配置された他側の脚部の先端部を第２冶具に形成された複数の第２挿入孔にそれぞれ挿入し、第１冶具をステータコアに向かって、かつ、周方向片側に向かって捻るように移動させることで片側の脚部の先端部を第１曲げ部及び第２曲げ部で曲げ形成し、第２冶具をステータコアに向かって、かつ、周方向他側に向かって捻るように移動させることで他側の脚部の先端部を第１曲げ部及び第２曲げ部で曲げ形成するステップであって、第１挿入孔は、第２挿入孔と異なる挿入長さを有するステップを含むことを特徴とする回転電機ステータの製造方法。

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