JP2019140795A - セグメントコイル用分割導体 - Google Patents

Abstract

【課題】 設計の自由度が高く、導体の占積率の高いセグメントコイル用分割導体を提供する。【解決手段】 分割部８は、断面の略中心に配置される断面積の小さな素線部７ａと、中心の素線部７ａの外周に配置される断面積の大きな素線部７とを有し、複数の素線部７、７ａの全体が絶縁層１４によって被覆される。分割部８は、断面の略中心に配置される断面積の小さな素線部７ａと、中心の素線部７ａの外周に配置される断面積の大きな素線部７とを有する。素線部７、７ａは、それぞれ、導体部１１と、導体部１１を被覆する絶縁層１３とを有する。すなわち、分割部８は、複数の導体部１１とそれぞれの導体部１１同士の間に形成される絶縁層１３とからなる。分割導体５の両方の端部９は、絶縁層１４が除去さされる。すなわち、複数の素線部７同士が一体化され、最外周は、絶縁層１３が露出する。【選択図】図３

Description

本発明は、モータに用いられるセグメントコイル用分割導体に関するものである。

例えば、車載用モータのステータに使用される巻線としては、従来は断面丸型のエナメル線が使用されていた。しかし、近年は占積率を高めるために矩形断面の平角巻線が使用されるようになってきている。また、従来はステータのコアに巻線を巻いてゆく製造方法が採られる場合が多かったが、平角巻線の採用に伴い、巻線を短尺のセグメントコイルとして構成し、ステータに組み付けた後でセグメントコイルの端部同士を溶接して繋いでゆくことで、コイルを形成する方法が採られるようになってきている。

ところが、平角巻線は巻線１本当たりの断面積が大きいため、モータ回転数が大きくなり周波数が大きくなった場合には、渦電流の発生により巻線損失が大きくなるという問題がある。

これに対し、複数の導線を一体化した分割導体が提案されている。すなわち、セグメントコイルとして、複数の導線によって構成された分割導体を用いることで、渦電流の影響を抑制することができる。

分割導体は、例えば、表面に酸化被膜などの絶縁層を有する素線を複数束ねて一体化し、断面が略矩形に成形される。このような分割導体によれば、ステータのスロットに対する導体の充填効率を高めることができるとともに、各素線が酸化被膜によって絶縁され、表皮効果および渦電流による交流抵抗の増加を抑制することができる。

このような分割導体としては、例えば、矩形状の導体素線と、導体素線の外周に設けられる被覆層を有する導体線が、複数一体化された集合導体がある（特許文献１）。

また、複数の線状導体からなる集合線と、単線を長手方向に交互に接合して、ステータのスロットから露出する部位を単線で構成したコイルがある（特許文献２）。

特開２００７−２２７２６６号公報 特開２０１３−３９０００号公報

図１７（ａ）は、分割導体を製造する前の素線を束ねた状態を示す概念図である。各素線１０６は、導体部１１１と導体部１１１を被覆する絶縁層１１３とを有する。各素線１０６の配置を安定させるために、例えば、素線１０６が最密に配置される。

通常、平角成形前の各素線１０６は同一径であるため、素線１０６の本数は、７本、１９本、３７本、・・・と決まった本数となる。このような素線１０６を最密に配置することで、素線１０６の配置を安定させることができ、例えば撚り合わせを行う際にも、素線１０６同士の位置が動くことがない。

図１７（ｂ）は、分割導体１００の断面図であり、図１７（ａ）に示した各素線１０６の束を平角成形した後の概念図である。分割導体１００は、複数の素線部１０７と複数の素線部１０７の全体を被覆する絶縁層１１４からなる。各素線部１０７は、導体部１１１と絶縁層１１３からなるため、各素線部１０７同士が絶縁され、さらに、最外周に絶縁層１１４が形成される。

ここで、各素線部１０７同士の間に隙間が形成されると、導体の占積率が低下し、電気抵抗が大きくなるため、コイルを形成した際の巻き線損失が大きくなる。このため、可能な限り隙間が小さいことが望ましい。一方、前述したように、素線１０６を最密に配置できれば、成形時等に素線１０６同士の移動がなく、隙間を小さくすることができる。しかし、素線数が上記の本数からずれると、素線１０６の配置が安定せず、隙間が生じる恐れがある。このため、隙間なく分割導体１００を得るためには、素線数に制限があり、設計の自由度が低い。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、設計の自由度が高く、導体の占積率の高いセグメントコイル用分割導体を提供することを目的とする。

前述した目的を達するために本発明は、セグメントコイル用の分割導体であって、前記分割導体は、複数の素線部からなる分割部を具備し、前記素線部は、導体部と、前記導体部を被覆する絶縁層とを有し、長手方向に垂直な断面において、前記分割部は、少なくとも２種以上の異なる断面積の前記素線部から構成されることを特徴とするセグメントコイル用分割導体である。

長手方向に垂直な断面において、複数の前記素線部の内、断面積の大きな前記素線部が、前記分割部の最外周の少なくとも一部に配置され、断面積の小さな前記素線部の少なくとも一部が、断面積の大きな前記素線部で囲まれる領域に配置されていることが望ましい。

長手方向に垂直な断面において、前記分割部は、略中心に配置される断面積の小さな前記素線部と、中心の前記素線部の外周に配置される断面積の大きな前記素線部とを有してもよい。

中心の前記素線部の外周に配置される断面積の大きな前記素線部が３本〜５本であり、中心の前記素線部の外周に撚り合わされていてもよい。

前記分割部は、２種以上の異なる弾性率の前記素線部から構成されてもよい。

前記分割導体の少なくとも両端部において、樹脂タイプの絶縁層が形成されずに前記導体部が露出してもよい。

前記分割導体は、長手方向に前記導体部をつなぐ接合部を有さずに一体で形成されてもよい。

本発明によれば、分割部が、複数の異なる断面積の素線部からなるため、素線部の本数に応じて、素線部を適切に配置することができ、素線部間に隙間が生じることを抑制することができる。このため、導体部の占積率の低下を抑制することができる。

特に、素線部の内、相対的に断面積の小さな素線部の少なくとも一部が、相対的に断面積の大きな素線部で囲まれる領域に配置されることで、断面積の大きな素線部で形成される隙間を、断面積の小さな素線部で効率よく埋めることができ、素線部間に隙間が生じることを抑制することができる。

また、通常、複数の素線部の集合線では、素線部同士の磁界の影響で、周波数が高くなるほど中心に近い素線部に電流が流れにくくなる。このように、部分的に電流が流れにくい素線部があると、素線部ごとの電流の偏りが生じ、コイルを形成した際の巻き線損失が大きくなる。しかし、分割部の中心に断面積の小さな素線部を配置することで、電流の流れにくい素線部の断面積を小さくすることができるため、導体間の電流の偏りによる巻き線損失の増加を抑制することができる。

このように、中心に断面積の小さな素線部を配置する場合には、中央の素線部の外周に断面積の大きな素線部を３本〜５本で配置することで、成形前の素線の配置を最密配置とすることができる。

また、分割部が２種以上の異なる弾性率の素線部で構成されると、平角成形時おいて、弾性率の大きな素線部の変形が抑制される。このため、変形のしにくい素線部と、変形のしやすい素線部とを組み合わせることで、効率よく平角成形を行うことができる。例えば、大きな変形量が必要な部位には、弾性率の低い素線を配置し、少ない変形量の部位には、弾性率の高い素線を配置することで、確実に隙間なく素線部を形成することができるとともに、全体としての引張強度を確保することができる。

また、分割導体の少なくとも両端部において、絶縁層を除去することで、分割導体の端部同士を溶接して接合する際に、絶縁層の混入などがなく、接続部の信頼性も高い。

また、分割導体が、長手方向において接合部を有さずに一体で形成されることで、複数種類の導線を接合する必要がない。このため、分割導体の長手方向に接合部がなく、長手方向の全長にわたって信頼性が高い。また、長手方向に複数の導線を接合する必要がないため、製造が容易である。

本発明によれば、設計の自由度が高く、導体の占積率の高いセグメントコイル用分割導体を提供することができる。

ステータコア１を示す部分斜視図。 分割導体５を示す平面図。 分割導体５を示す断面図であって、（ａ）は、図２のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ線断面図。 スロット３へ分割導体５を配置した状態を示す概念図。 （ａ）、（ｂ）は、分割導体５の端部９の他の実施形態を示す図。 （ａ）、（ｂ）は、端部９同士を溶接した状態を示す概念図。 （ａ）は、平角成形前の素線６等の配置を示す図、（ｂ）は、平角成形後の分割導体５の断面図。 （ａ）は、他の平角成形前の素線６等の配置を示す図、（ｂ）は、平角成形後の分割導体５ａの断面図。 （ａ）、（ｂ）は、他の平角成形前の素線６等の配置を示す図。 分割導体５ｂを示す平面図。 分割導体５ｂを示す断面図であって、（ａ）は、図１０のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）は、図１０のＤ−Ｄ線断面図。 スロット３へ分割導体５ｂを配置した状態を示す概念図。 導体部１１を分割する方法を示す図。 分割導体５ｃを示す平面図。 分割導体５ｃを示す断面図であって、（ａ）は、図１４のＥ−Ｅ線断面図、（ｂ）は、図１４のＦ−Ｆ線断面図。 スロット３へ分割導体５ｃを配置した状態を示す概念図。 （ａ）は、従来の平角成形前の素線１０６の配置を示す図、（ｂ）は、従来の平角成形後の分割導体１００の断面図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、ステータコア１を示す部分斜視図である。ステータコア１は、略円筒形であり、例えば、電磁鋼板が積層されて形成される。ステータコア１の内周側には、複数のスロット３が設けられる。それぞれのスロット３には、導体が配置されて導体同士を接合することでコイルが形成される。

図２は、スロット３に配置されるセグメントコイル用の分割導体５の平面図であり、図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ線断面図、図３（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ線断面図である。分割導体５は、少なくとも、複数の素線部７、７ａからなる分割部８を有する。

図３（ａ）に示すように、分割部８の略中央部は、断面の略中心に配置される断面積の小さな素線部７ａと、中心の素線部７ａの外周に配置される断面積の大きな素線部７とを有し、複数の素線部７、７ａの全体が絶縁層１４によって被覆される。素線部７、７ａは、それぞれ、導体部１１と、導体部１１を被覆する絶縁層１３とを有する。すなわち、分割部８は、複数の導体部１１とそれぞれの導体部１１同士の間に形成される絶縁層１３とからなる。

導体部１１は、例えば銅または銅合金製であり、絶縁層１３は、導体の酸化物からなる酸化被膜タイプの絶縁層、または、エナメルなどの樹脂または接着剤からなる樹脂タイプの絶縁層のいずれか又はその両者からなる。すなわち、絶縁層１３は、導体部１１に対して、より導電率の低い材質で構成される。なお、分割部８における絶縁層１３としては、導体部１１同士の絶縁性、およびこれによる渦電流抑制効果の観点から、樹脂タイプの絶縁層であることが望ましい。分割部８は、例えば、全体が略矩形である。なお、分割部８における、素線部７の数、形状および配置は、図示した例には限られない。

図３（ｂ）に示すように、分割導体５の両方の端部９は、絶縁層１４が除去される。すなわち、複数の素線部７同士が一体化され、最外周は、絶縁層１３が露出する。この場合には、端部９を含め、分割導体５の全体が、分割部８となる。なお、以下の実施形態において、端部９の絶縁層１４が除去された例を示すが、端部９まで絶縁層１４を形成してもよい。また、本発明における端部９は、分割導体５の最先端部を含むものである。

図４は、ステータコア１を内面側から見た際における、スロット３へ分割導体５を配置した状態を示す概念図である。なお、図においては、ステータコア１の一部のみを示す。前述したように、分割導体５は、所定の形状に曲げられてセグメントコイルが形成されて、スロット３へ配置される。この際、分割導体５の端部９は、ステータコア１の上部に突出し、ステータコア１の下部には、分割導体５の曲げ部が露出する。

この際、本実施形態では、分割導体５の全てが分割部８となる。すなわち、スロット３の内部に配置される分割導体５は、全て分割部８であり、また、ステータコア１の下方に露出する分割導体５の曲げ部も、全体が分割部８となる。

ステータコア１の上方に突出する分割導体５の端部９は、隣り合う他の分割導体５（図示せず）の端部９と溶接によって接合される。全ての分割導体５同士が接続されることで、コイルが形成される。

なお、図３（ｂ）に示す例では、端部９において、絶縁層１４のみが除去されており、素線部７は導体部１１と絶縁層１３とから構成されたが、さらに、絶縁層１３が除去されていてもよい。例えば、図５（ａ）に示すように、分割導体５の両方の端部９において、樹脂タイプの絶縁層１３、１４が形成されずに、導体部１１が外面に露出してもよい。この場合には、端部９において、絶縁層１３、１４が全て除去されて、導体部１１のみで構成される。したがって、分割導体５の端部９以外の部位が分割部８となる。なお、図５（ａ）に示す例では、導体部１１同士は、互いに接触して導通可能であるが、金属組織的に一体化はしていない。

ここで、本発明において、「端部９において、絶縁層１３が形成されず、導体部１１のみで構成される」とは、端部９においては、前述した樹脂タイプの絶縁層１３が形成されていないことを意味し、導体部１１の表層に形成される酸化被膜が完全に除去されていることを意味するものではない。すなわち、「導体部１１が露出する」とは、導体部１１の表層に形成されている酸化被膜が露出していることも含むものとする。

また、図５（ｂ）に示すように、さらに、各素線部７の導体部１１同士が一体化していてもよい。すなわち、端部９においては、複数の素線部７（分割部８）の絶縁層１３が除去された状態で、導体部１１同士が、例えば溶接等によって一体化していてもよい。なお、この場合にも、分割導体５の端部９を除く部位が、分割部８となる。このように、本実施形態における端部９は、分割部８と同様に、複数の素線部７が分割されていてもよく、一体化されていてもよい。すなわち、本実施形態において、少なくとも端部９を除く分割部８の部位において、素線部７同士が断面において複数に分割されていればよい。

図６（ａ）は、端部９の絶縁層１３を除去した場合における、端部９同士を溶接する状態を示す概念図である。この場合には、端部９は、導体部１１のみで構成され、絶縁層１３を有さない。このため、接続対象の分割導体５の端部９同士を溶接すると、導体部１１を略一体とすることができる。このため、接合部の信頼性が高く、確実に端部９同士を接続することができる。

一方、図６（ｂ）に示すように、仮に分割導体５の端部９に絶縁層１３が残っていると、（すなわち、端部９を含めて全体が分割部８となると）、両者を溶接した際、接続部の内部に絶縁層１３に由来する残渣１３ａが混入するおそれがある。特に、樹脂に由来するこのような残渣１３ａが存在すると、接続部の電気抵抗が高くなり、また、接続部の破断等の恐れがある。また、分割導体５を曲げた際などにおいて、分割導体５の端部の素線部７がばらけてしまい、溶接作業が困難となるおそれもある。このため、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、端部９に樹脂タイプの絶縁層１３が設けられないようにすることで、接続作業が容易となり、接続部の信頼性を高めることができる。

なお、このような十分な溶接性を得るためには、端部９における絶縁層１３が除去された範囲が、先端から３０ｍｍ程度あれば十分である。これ以上、導体部１１が導通する部位を長くすると、渦電流による交流抵抗の増加を抑制する効果が小さくなる。したがって、絶縁層１３が除去された範囲は、先端から３０ｍｍ以下とすることが望ましい。また、確実に溶接するため、絶縁層１３が除去された範囲は、先端から５ｍｍ以上であることが望ましい。

次に、分割導体５の製造方法の一例について説明する。まず、図７（ａ）に示すように、長手方向に垂直な断面において、複数本の略円断面の素線６、６ａを最密で配置し、素線６、６ａを束ねる。素線６、６ａは、導体部１１と、導体部１１を被覆する絶縁層１３を有する。なお、素線６ａについては、必ずしも絶縁層１３は必要ではない。

中心に配置される素線６ａの外径（断面積）は、素線６ａの外周に配置される素線６の外径（断面積）よりも小さい。このため、素線６、６ａを最密に配置する場合において、外周の素線６の本数を任意に設定することができる。例えば、同一外径の素線のみを用いた場合には、外周の素線は６本とする必要があるが、中心の素線６ａの外径を小さくすることで、より少ない本数でも、最密配置することができる。例えば、中心の素線部７ａの外周に配置される断面積の大きな素線部７を３本〜５本とすることができる。

このようにして配置された素線６、６ａを撚り合わせながら例えば金型などによって平角成形し、押出などによって、最外周に例えば樹脂製の絶縁層１４を被覆する。以上により、図３（ａ）に示すような、中央に断面積の小さな素線部７ａが配置され、素線部７ａの外周に、断面積の大きな素線部７が配置された分割部８を形成することができる。なお、それぞれの素線部７、７ａは、長手方向に対して一体であるため、分割導体５の長手方向に対して、導体部をつなぐ接合部を有さずに一体で形成される。

次に、両方の端部９のみにおいて、必要に応じて、絶縁層１３、１４を除去する。絶縁層１３、１４は、例えば研削などの機械的方法や、エッチングなどの化学的手法によって除去される。なお、絶縁層１３を残す場合には、絶縁層１４のみが除去される。

さらに、このように絶縁層１３、１４が除去された端部９において、導体部１１同士を溶融して一体化することで、図５（ｂ）に示す端部９を形成することができる。このように、導体部１１を一体化した状態で、分割導体５の曲げ加工等を行うことで、素線部７（導体部１１）同士のばらけを抑制することができる。

ここで、複数の素線部７、７ａからなる分割導体５は、素線部７、７ａ同士の磁界の影響で、周波数が高くなるほど中心に近い素線部７ａに電流が流れにくくなる。しかし、本実施形態のように、分割部８の中心に断面積の小さな素線部７ａを配置することで、電流の流れにくい素線部７ａの断面積を小さくすることができるため、導体間の電流の偏りによる巻き線損失の増加を抑制することができる。

なお、本実施形態では、断面積のみではなく、異なる弾性率の素線６、６ａを用いてもよい。すなわち、分割部８が、２種以上の異なる弾性率の素線部から構成されてもよい。弾性率の異なる素線を用いると、平角成形した際に、弾性率の小さな素線が優先的に変形し、弾性率の高い素線の変形を抑制することができる。

図７（ｂ）は、中心の断面積の小さな素線部７ａが、素線部７よりも弾性率が大きい場合を示す断面図である。すなわち、素線６ａの弾性率が、素線６よりも大きい場合の、平角成形後の断面図である。この場合には、素線部７ａの形状は、素線６ａから大きく変化しない。すなわち、素線６ａが大きく伸びることがない。例えば、外周に配置される素線６の形状は、平角成形の際に、大きく変化する必要があるが、このような変形量の大きな部位に、弾性率の低い素線６を用いることで、容易に変形させることができ、隙間の無い分割部８を得ることができる。

また、断面積の小さな素線６ａの弾性率を大きくすることで、断面積の小さな素線６ａが大きく変形して、断線などが生じることを抑制することができる。また、全体の弾性率を低くする場合と比較して、平角成形後の分割導体５の強度を高めることができる。

なお、分割部８における素線部７、７ａの配置は、図３等に示した例には限られない。例えば、図８（ａ）に示すように、長手方向に垂直な断面において、複数の略円断面の素線６を外形が略矩形となるように縦横に複数本併設し、それぞれの素線６の隙間に、素線６よりも断面積の小さな素線６ａを配置してもよい。なお、素線６、６ａの本数は図示した例には限られない。

図８（ｂ）は、図８（ａ）の素線６、６ａの配置で平角成形した、分割導体５ａの断面図である。この場合には、長手方向に垂直な断面において、略中央には断面積の小さな素線部７ａが配置されないが、断面積の小さな素線部７ａが、断面積の大きな素線部７で囲まれる領域に配置されている。このように配置しても、分割導体５と同様の効果を得ることができる。

なお、図９（ａ）に示すように、図８（ａ）に対して、さらに素線６ｂを配置して平角成形してもよい。素線６ｂは、素線６よりもさらに断面積が小さい。素線６ｂは、長手方向に垂直な断面において、隣り合う素線６同士の外周の凹部に配置される。このようにすることで、隣り合う素線６同士の間の隙間が生じることを抑制することができる。すなわち、長手方向に垂直な断面において、複数の素線部の内、断面積の大きな素線部が、分割部８の最外周の少なくとも一部に配置され、断面積の小さな素線部の少なくとも一部が、断面積の大きな素線部で囲まれる領域に配置されれば、分割導体５と同様の効果を得ることができる。

また、図９（ｂ）に示すように、平角成形前の状態において、素線６ａの断面形状を略矩形としてもよい。このように、平角成形前の素線６同士の隙間の形状と、素線６ａの形状を近似させることで、素線６ａの変形量を小さくすることができ、平角成形後の素線部７、７ａ間の隙間の発生を抑制することができる。なお、図８〜図９に示す例でも、例えば、素線６ａなど一部の素線の弾性率を、他の素線６に対して小さくしてもよい。また、図７（ａ）に示す配置においても、素線６ａの断面形状を略矩形としてもよい。

以上、本実施の形態によれば、分割導体５、５ａの、少なくともステータコア１のスロット３の内部に配置される部位を分割部８とすることができるため、高い渦電流損失低減効果を得ることができる。特に、ステータコア１の下方に露出する折曲げ部にも分割部８が連続するため、この効果が大きい。

また、長手方向に垂直な断面において、分割導体５、５ａの分割部８が、少なくとも２種以上の異なる断面積の素線部７、７ａ等から構成されるため、素線部７、７ａ等のレイアウトの自由度が高く、素線部同士の隙間の発生を抑制することができる。この際、相対的に断面積の大きな素線部７で囲まれる領域に、相対的に断面積の小さな素線部７ａを配置することで、素線部７同士の隙間を確実に埋めることができる。特に、断面の略中央に、断面積を小さい素線部７ａを配置することで、電流の流れにくい部位の断面積を小さくすることができるため、導体間の電流の偏りによる巻き線損失の増加を抑制することができる。

また、一部の素線部７ａの弾性率が、他の素線部７よりも大きければ、平角成形時において、素線部７ａの変形が抑制され、断線等を抑制することができる。また、弾性率の低い素線部７の変形によって、隙間なく成形可能とするとともに、弾性率の高い素線部７ａによって、分割導体全体の引張強度を確保することができる。

また、端部９において、絶縁層１３、１４を除去することで、分割導体５同士を接続する際、接続部に絶縁層１３、１４の残渣１３ａが混入することを抑制することができる。なお、このような効果を得るためには、端部９が導体部１１のみで形成されればよく、必ずしも、導体部１１が金属組織的に一体化していなくてもよい。

また、各素線部７、７ａは、長手方向で一体であるため、得られた分割導体５、５ａは、長手方向に対して導体部１１をつなぐ接合部を有さない、また、図５（ｂ）に示すような実施形態を除き、両方の端部９の導体部１１も、複数の導体は互いに接合する必要がない。すなわち、分割導体５、５ａは、その長手方向、厚さ方向および幅方向のいずれも、導体同士の接合部を有さない一体構造とすることができる。このため、複数の部材を、長手方向に接合して、所定長さの分割導体を製造する場合と比較して、信頼性が高く、接合部の形状（断面積）変化や、溶接不良などによる断線などの影響を受けることがない。また、長手方向に対して、均一な導体抵抗を得ることができるため、得られるセグメントコイルの品質が安定する。

次に、第２の実施形態について説明する。図１０は、第２の実施形態にかかる分割導体５ｂを示す図である。なお、以下の説明において、分割導体５、５ａと同一の機能を奏する構成については、図１〜図９と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

分割導体５ｂは、少なくとも、両方の端部９以外の部位において、複数の素線部７からなる分割部８を有する。図示した例では、端部９を除く、端部９同士の間の全体が分割部８となる。

図１１（ａ）は、図１０のＣ−Ｃ線断面図である。前述したように、素線部７は、それぞれ、導体部１１と、導体部１１を被覆する絶縁層１３とを有する。すなわち、分割部８は、複数の導体部１１とそれぞれの導体部１１同士の間に形成される絶縁層１３とからなる。

図１１（ｂ）は、図１０のＤ−Ｄ線断面図である。分割導体５ｂの両方の端部９は、導体部１１が一体化されている。すなわち、分割導体５ｂの少なくとも両方の端部９においては、絶縁層１３が形成されておらず、導体部１１は複数に分割されずに導体部１１が露出する。

図１２は、ステータコア１を内面側から見た際における、スロット３へ分割導体５ｂを配置した状態を示す概念図である。前述したように、分割導体５ｂは、所定の形状に曲げられてセグメントコイルが形成されて、スロット３へ配置される。この際、分割導体５ｂの端部９は、ステータコア１の上部に突出し、ステータコア１の下部には、分割導体５ｂの曲げ部が露出する。

この際、ステータコア１の上方に突出する分割導体５ｂの端部９以外は、全て分割部８となる。すなわち、スロット３の内部に配置される分割導体５ｂは、全て分割部８であり、また、ステータコア１の下方に露出する分割導体５ｂの曲げ部も、全体が分割部８となる。

前述したように、ステータコア１の上方に突出する分割導体５ｂの端部９は、隣り合う他の分割導体５ｂ（図示せず）の端部９と溶接によって接合される。全ての分割導体５ｂ同士が接続されることで、コイルが形成される。なお、前述したように、十分な溶接性を得るためには、端部９は先端から５〜３０ｍｍ程度であることが望ましい。

次に、分割導体５ｂの製造方法の一例について説明する。まず、所定の長さに切断された導体素材を用意する。導体素材は、一体で構成された部材である。導体素材の断面形状は、例えば矩形であり、例えば銅製または銅合金製の線材を切断して製造される。

次に、一体の導体素材の両端部を除く部位の少なくとも一部を、長手方向に沿って分割する。分割された範囲が分割部８となる。このため、例えば、両端部以外の全体を分割部８とする場合には、両端部を除く部位の全体を長手方向に沿って分割する。この際、中央（外面に露出していない部位）に位置する導体部１１の断面積が、外周部に位置する導体部１１の断面積よりも相対的に小さくなるように導体部１１を分割する。

図１３は、導体素材をレーザ１２で切断した状態を示す概念図である。例えばレーザ１２によって、導体素材を分割することで、互いに分割された複数の導体部１１を形成することができる。なお、導体部１１の分割方法としては、レーザ１２には限定されず、機械的な切断や化学的なエッチングなど、いずれの方法を用いてもよい。また、レーザ１２の方向や位置を変えることで、導体部１１の分割方法は任意に変更することができる。

次に、分離された導体部１１の表面に絶縁層１３を形成し、複数の素線部７を構成する。絶縁層１３は、例えば、エナメルなどの樹脂を各導体部１１の表面に塗布することで形成される。以上により、分割導体５ｂを製造することができる。

以上、第２の実施の形態によれば、第１の実施形態と同様に、中央の素線部７ａの断面積を相対的に小さくすることで、電流の流れにくい部位の断面積を小さくすることができるため、導体間の電流の偏りによる巻き線損失の増加を抑制することができる。

また、元の導体素材が長手方向で一体であるため、得られた分割導体５ｂは、長手方向に対して導体部１１をつなぐ接合部を有さない、また、両方の端部９の導体部１１も、複数の導体が互いに接合された接合部を有さない。すなわち、分割導体５ｂは、その長手方向、厚さ方向および幅方向のいずれも、導体同士の接合部を有さない一体構造である。このため、複数の部材を、長手方向に接合して、所定長さの分割導体を製造する場合と比較して、信頼性が高く、接合部の形状（断面積）変化や、溶接不良などによる断線などの影響を受けることがない。また、長手方向に対して、均一な導体抵抗を得ることができるため、得られるセグメントコイルの品質が安定する。

また、元の導体素材が一体で構成されているため、分割導体５ｂの長手方向の少なくとも両方の端部９の導体部１１も一体で形成される。このため、製造過程において、溶接などによって端部９を一体化する必要がない。したがって、製造が容易であるとともに、端部９の品質を高めることができる。

次に、第３の実施形態について説明する。図１４は、第３の実施形態にかかる分割導体５ｃを示す図である。分割導体５ｃは、分割導体５ｂとほぼ同様の構成であるが、分割部８の態様が異なる。分割導体５ｃは、分割導体５ｂと同様に、端部９のみにおいて、導体部１１が一体化されており、分割部８では、複数の素線部７に導体部１１が分割されている。

分割部８は、素線部７の分割数の異なる複数の領域に区分される。図７において、分割導体５ａの略中央部近傍（図中Ｈ）と、その両側であって、端部９と領域Ｈとで挟まれた領域Ｇとでは、素線部７の分割数が異なる。

図１５（ａ）は、図１４のＥ−Ｅ線断面図であって、領域Ｇにおける断面図であり、図１５（ｂ）は、図１４のＦ−Ｆ線断面図であって、領域Ｈにおける断面図である。図１５（ａ）に示すように、分割部８の領域Ｇにおいては、分割導体５ｃの断面は、前述した分割導体５ｂと同様である。すなわち、中央の素線部７ａの断面積は、外周側の素線部７の断面積よりも小さい。

一方、図１５（ｂ）に示すように、分割部８の領域Ｈにおける導体部１１の分割数（素線部７の本数）は、領域Ｈにおける導体部１１の分割数（素線部７の本数）よりも少ない。すなわち、分割部８の長手方向の中央部の分割数が、他の部位よりも少ない。この場合でも、各素線部の断面積が異なる。

図１６は、分割導体５ｃをステータコア１のスロット３に配置した状態を示す概念図である。本実施形態では、分割導体５ｃの端部９が、ステータコア１の上方に突出し、スロット３の内部に配置される部位は、分割部８の領域Ｇとなる。また、ステータコア１の下方に露出する分割導体５ｃの曲部に、分割部８の領域Ｈが位置する。

第３の実施形態によれば、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、分割導体５ｃの長手方向の略中央部には、分割数の少ない領域Ｈが形成されるため、曲げ加工の際に、素線部７がばらけにくい。また、当該部位が、完全に一体化されているわけではないため、前述した渦電流の影響も抑制することができる。

なお、相対的に分割数の少ない領域Ｈは、スロット３の下方から露出する範囲の略全体にわたって形成される必要はなく、例えば、分割導体５ｃの長手方向の略中央の一部のみであってもよい。また、このように一部のみであれば、さらに分割数を減らして、導体部１１を一体化してもよい。なお、この場合であっても、当該部位の一体化された導体部１１の最外周には、絶縁層１３が形成される。すなわち、端部９以外では、絶縁層１３によって導体部１１は外部に露出しない。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………ステータコア
３………スロット
５、５ａ、５ｂ、５ｃ………分割導体
６、６ａ、６ｂ………素線
７、７ａ………素線部
８………分割部
９………端部
１１………導体部
１２………レーザ
１３、１４………絶縁層
１３ａ………残渣
１００………分割導体
１０６………素線
１０７………素線部
１１１………導体部
１１３、１１４………絶縁層

Claims (7)

1. セグメントコイル用の分割導体であって、
   前記分割導体は、複数の素線部からなる分割部を具備し、
   前記素線部は、導体部と、前記導体部を被覆する絶縁層とを有し、
   長手方向に垂直な断面において、前記分割部は、少なくとも２種以上の異なる断面積の前記素線部から構成されることを特徴とするセグメントコイル用分割導体。
2. 複数の前記素線部の内、断面積の大きな前記素線部が、長手方向に垂直な断面における前記分割部の最外周の少なくとも一部に配置され、断面積の小さな前記素線部の少なくとも一部が、断面積の大きな前記素線部で囲まれる領域に配置されていることを特徴とする請求項１記載のセグメントコイル用分割導体。
3. 長手方向に垂直な断面において、前記分割部は、略中心に配置される断面積の小さな前記素線部と、中心の前記素線部の外周に配置される断面積の大きな前記素線部とを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載のセグメントコイル用分割導体。
4. 中心の前記素線部の外周に配置される断面積の大きな前記素線部が３本〜５本であり、中心の前記素線部の外周に撚り合わされていることを特徴とする請求項３に記載のセグメントコイル用分割導体。
5. 前記分割部は、２種以上の異なる弾性率の前記素線部から構成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のセグメントコイル用分割導体。
6. 前記分割導体の少なくとも両端部において、樹脂タイプの絶縁層が形成されずに前記導体部が露出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のセグメントコイル用分割導体。
7. 前記分割導体は、長手方向に前記導体部をつなぐ接合部を有さずに一体で形成されることを特徴とする請求項６記載のセグメントコイル用分割導体。

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