JP2008160946A - コイル製造方法、及びモータの固定子 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない工程で矩形断面の平角導体のエッジワイズ曲げを行った際に幅方向に膨らませずにコイルとして巻回可能なコイル製造方法、及び当該コイル製造方法を用いて製造されたモータの固定子の提供。
【解決手段】矩形断面の平角導体１５の一面を回転治具６２に当接させ、回転治具６２の備える曲面に沿って矩形断面の短辺方向に曲げを施すエッジワイズ曲げ加工をすることで、螺旋状に巻回形成されるモータのコイル１０を製造するコイル製造方法において、平角導体１５は、回転治具６２と当接する当接面は曲面によって、当接面と隣接する２側面はベース部６１及び矯正ガイド６３の当接摺動面６３ａによって、ガイドされ、当接面と対向する外周面は解放状態で、エッジワイズ曲げ加工されるので、平角導体１５の回転治具６２との当接面と、当接面に隣接する２側面をガイドされて拘束される。
【選択図】図６

Description

本発明は、モータに使用するコイルについて平角導体にエッジワイズ曲げ加工を施して巻回し形成するコイル製造方法、及びそれを用いて製造されたモータの固定子の技術に関する。

モータに用いられる固定子は、円形断面の導体を巻回してコイルを形成した固定子が多く用いられてきたが、モータの出力向上の要請から、円形断面ではなく矩形断面の導体を巻回する手法が考えられる。
矩形断面の平角導体を、矩形断面の一方の短辺が連続して内周面を構成し、他方の短辺が連続して外周面を構成するように、短辺方向に曲げることをエッジワイズ曲げと言うが、このようなエッジワイズ曲げを用いて平角導体を螺旋状に巻回し、コイルとする場合には、円形断面の導体を巻回する場合よりも占積率が向上する。
固定子コアのスロットに対する占積率が向上することで、電流密度を上げることができ、モータの出力向上に繋がる。

しかし、平角導体をエッジワイズ曲げすると、外周部分は伸び、内周部分には圧縮応力がかかって厚み方向に膨らむことになる。このように内周部分が膨らんだ平角導体をコイルとして螺旋状に巻回すると、エッジワイズ曲げした平角導体の膨らみ部分が積層方向に重なり、結果的に占積率を改善できない問題があった。
このようなエッジワイズ曲げ時の膨らみに対応する技術は、幾つか開示されている。

特許文献１には、モータの固定子に係る発明が開示されている。この特許文献１に記載のモータは、エッジワイズ曲げを施した平角導体を用いた固定子を採用している。
図１２に、特許文献１に示されるロータコイル曲げ装置の部分詳細図を示す。また図１３には、図１２の側面図を示している。
特許文献１の回転電機のロータコイル曲げ装置は、複数の平角導体を同時にクランプして曲げる構成となっており、図１２に示すように、平角導体であるコイル１００ａは、シャフト１２５の下側を通され、図１３に示すように、コーナクランプ１２６に複数まとめて側面からチャックされる。そして、押し駒クランプ１３１に備えられる油圧シリンダ１３１の推力によって、コイル１００ａは曲げられることになる。

このように曲げられるコイル１００ａは、ガイドをしないと内周と外周の距離の差から、シャフト１２５に接する内周側が膨らみ、外周側が薄くなってしまう。
したがって、コーナクランプ１２６によって、コイル１００ａを曲げる時にはコーナクランプ１２６により低圧でクランプして膨らみを最小限に抑える。さらに、それだけではコイル１００ａの膨らみを押さえきれないため、コイル１００ａ曲げた後、コーナクランプ１２６により高圧でクランプして膨らみを修正する。その後、エッジワイズ曲げしたコイル１００ａを所定の長さに切断し、１ターンにつき４つのエッジワイズ曲げしたコイル１００ａを接合することで、矩形断面の導体を用いた固定子を構成する薄板とすることができる。

このように、平角導体を曲げる際に横方向へ膨らみがでてしまう点を解消しようとする技術は、他にも示されている。例えば、特許文献２には固定子コイルのレーベル転移成形装置及びレーベル転移成形方法として、平角導体に対応する素線の成形方法が示されている。
特許文献２では、一本の素線を上型と下型で挟み込み、拘束された状態で成形しており、素線の精度の高い加工が可能である。上型と下型で完全に四方を拘束されるので、曲げによる膨らみの問題は解消される。
なお、特許文献３及び特許文献４では、曲げ部分に切り込みを入れて曲げることで膨らみを防止する技術が開示されている。また、平角導体の膨らみを修正する思想はないが、特許文献５には平角導体を巻き介する際にコーナ部をずらすことで膨らみの影響を抑える技術について、特許文献６にはトラック型のコイルを巻回する技術が開示されている。
特開２０００−２７８９２２号公報 特開２００５−２２３９６５号公報 特開平１１−９８７４４号公報 特開２００５−３５４８０４号公報 特開２００５−３０４２４４号公報 特許第３５８５４３８号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に示される技術では以下のような問題があった。
（１）膨らみを完全に矯正することが困難である
特許文献１に開示される方法では、複数のコイル１００ａを並べてコーナクランプ１２６で低圧でクランプし、同時にエッジワイズ曲げしている。その後、更に高圧でコーナクランプ１２６によって平角導体にあたるコイル１００ａの膨らみを矯正している。
しかし、供給されるコイル１００ａの原材料の品質は必ずしも一定ではなく、コイル１００ａを複数並べてクランプして曲げている点から考えると、コイル１００ａ単体での形状精度を確保することは困難である。例えば、第１のコイル１００ａと第２のコイル１００ａを並べて曲げる場合に、エッジワイズ曲げによって、シャフト１２５に近い内周側は膨らむ方向に力が働くが、材料が完全に均一でなければ、第１又は第２のどちらかのコイル１００ａが負ける虞がある。つまり、第１のコイル１００ａと第２のコイル１００ａのどちらか一方が膨らみ、どちらか一方はへこんでしまう虞がある。
このようなコイル１００ａを用いてコイルを形成する場合、曲げたときと同じ並びのままで接合されなければ、膨らんだコイル１００ａ同士を並べて使用する可能性があるため、占積率の改善には結びつかない虞がある。

（２）９０度曲げる加工には適さない
特許文献２に開示される方法では、上型と下型を用いて平角導体に当たる素線の成形を行っている。この方法は、素線の四方が上型と下型によって拘束されるため、膨らみを矯正するという点では優れているが、特許文献２に示されるように直線の一部がクランクするような形状ならばともかく、素線を９０度曲げるような使用方法には適さないと考えられる。
すなわち、上型と下型を用いて連続した直線状の素線を９０度曲げて変形させると、変形後には上型と下型の前後で素線の方向が９０度変わってしまうため、加工後の素線を取り出すことが困難になる等の問題がある。

（３）コストアップになる
特許文献１に開示される方法では曲げた後にカットして、接合することでコイルを形成することを前提しているので、接合工程が必要となる。
特許文献３及び特許文献４についても、曲げる部分に切り込みを入れる工程が必要となる。
したがって、特許文献１、特許文献３、及び特許文献４に開示される方法では、コイル製造に当たって複数の工程が必要となる。コイルは、モータの固定子に複数必要であるため、コイル単体のコストはできるだけ押さえることが望ましい。よって、工程数はできるだけ少ない方がよい。

そこで、本発明は、このような課題を解決するために、少ない工程で矩形断面の平角導体のエッジワイズ曲げを行った際に幅方向に膨らませずにコイルとして巻回可能なコイル製造方法、及び当該コイル製造方法を用いて製造されたモータの固定子を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明によるモータのコイル製造方法は以下のような特徴を有する。
（１）矩形断面の平角導体の一面を回転治具に当接させ、前記回転治具の備える曲面に沿って前記矩形断面の短辺方向に曲げを施すエッジワイズ曲げ加工をすることで、螺旋状に巻回形成されるモータのコイルを製造するコイル製造方法において、
前記平角導体は、前記回転治具と当接する当接面は前記曲面によって、前記当接面と隣接する２側面はガイド部材によって、ガイドされ、前記当接面と対向する外周面は解放状態で、エッジワイズ曲げ加工されることを特徴とする。

（２）（１）に記載するコイル製造方法において、
前記回転治具は、回転軸を中心に複数に分割配置され、前記回転治具の外周面には、前記平角導体を挿入可能な幅の溝状ガイドを備え、当該溝状ガイドの内周面が前記曲面及び前記ガイド部材を構成し、前記平角導体は、前記溝状ガイドに前記外周面を除く３方をガイドされながら、前記回転治具に巻き付けられてエッジワイズ曲げ加工され、加工終了時に、前記回転治具が前記回転軸の中心方向に縮径することで、エッジワイズ曲げ加工された前記平角導体が払い出されることを特徴とする。

また、前記目的を達成するために、本発明によるモータの固定子は以下のような特徴を有する。
（３）（１）又は（２）に記載するコイル製造方法を用いて製造されることを特徴とするモータの固定子。

このような特徴を有する本発明によるコイル製造方法により、以下のような作用、効果が得られる。
まず、（１）に記載した発明は、平角導体は、回転治具と当接する当接面は曲面によって、当接面と隣接する２側面はガイド部材によって、ガイドされ、当接面と対向する外周面は解放状態で、エッジワイズ曲げ加工されるので、平角導体の回転治具との当接面と、当接面に隣接する２側面をガイドされて拘束されることで、平角導体をエッジワイズ曲げした際に内周側が膨らまない。
また、外周側が解放状態でありガイドされていないことから、エッジワイズ曲げの際に、余った肉が外周側に流れる。これにより、平角導体の外周側の肉が薄くなるのを防ぐ効果もある。

したがって、平角導体をエッジワイズ曲げする際に、内周側は膨らまず、外周側の肉が薄くなりにくくなり、エッジワイズ曲げ部の断面形状の変化を最小に抑えることができ、平角導体の板厚を一定に保つことを期待できる。
平角導体は十数ターン巻回されるため、エッジワイズ曲げした際にコイルの内周側にできる膨らみがあると、膨らみ同士が干渉してコイルが大きくなるが、平角導体の回転治具との当接面と、当接面に隣接する２側面をガイドしてエッジワイズ曲げすることで、平角導体の板厚を一定に保つことを期待できので、スロット内を平角導体が占める割合を示す占積率を向上させることができる。
そして、回転治具との当接面と３方をガイドして平角導体を曲げるという方法で、内周側が膨らまないコイルを形成できるので、工程数を増やすことなく内周側の膨らまないエッジワイズ曲げ加工が可能である。
よって、平角導体を螺旋状に巻回したコイルを作成する際に、無駄な膨らみがでてコイルが幅方向に膨らんでしまうことがないので、工程数を増やさず占積率の高いモータのコイルを製造することが可能となる。

次に、（２）に記載した発明は、（１）に記載するコイル製造方法において、軸を中心に複数に分割配置される回転治具は、外周面に溝状ガイドを備え、平角導体は、溝状ガイドに曲げの外周側を除く３方をガイドされながら、回転治具に巻き付けられてエッジワイズ曲げ加工され、終了時に、回転治具が軸中心方向に縮径することで、エッジワイズ曲げ加工された平角導体が払い出されるので、エッジワイズ曲げしたときに溝状ガイドに拘束されることで内周側が膨らまず、１コイル分の平角導体を回転治具に巻回して回転治具を軸方向に縮径することで、コイルとして払い出すことができる。
したがって、（１）同様に工程数を増やさずに占積率の高いモータのコイルを製造することが可能である。

このような特徴を有する本発明によるモータの固定子により、以下のような作用、効果が得られる。
（３）に記載した発明は、（１）又は（２）に記載するコイル製造方法を用いて製造されるので、コイルのエッジワイズ曲げ部が膨らんでいない状態で巻回されており、固定子コアに組み付けた段階でスロット内の占積率を上げることが可能である。スロット内の占積率はスロット内に占める導体の割合を示すが、エッジワイズ曲げをすることで内周部が膨らみ、膨らみ同士が干渉してコイルが大きくなると、スロット内の隙間が大きくなってしまうことで占積率は悪化してしまうが、（１）又は（２）に記載するコイル製造方法に記載するように３方をガイドして拘束するので、エッジワイズ曲げする際に内周側の膨らみが発生せず、占積率を改善することができる。さらに、（１）及び（２）に前述したように工程数を増やすことなく安価にコイルを製作することが可能である。
よって、安価で占積率の高いモータの固定子を提供することが可能になる。

（第１実施例）
次に、本発明の第１実施例について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、第１実施例のコイル１０の立体斜視図を示している。図２は、コイル１０を固定子コア３０に組み付けている様子を表す立体斜視図を示している。図３は、固定子コア３０にコイル１０を挿入した状態の固定子５０の断面図である。また、図４は固定子コア３０にコイル１０を組み付けた後、端子４１を接合し、樹脂モールドした状態の固定子５０の立体斜視図を示している。
コイル１０は、平角導体１５をエッジワイズ曲げ加工することで、図１に示すように螺旋状に巻回したものである。このようなコイル１０を図２に示すように固定子コア３０に挿入する。
平角導体１５は、銅などの導電性の高い金属が帯状に成形されたもので、その周囲には数十μｍ程度の絶縁被膜が設けられている。絶縁被膜にはエナメル、若しくはポリイミドやアミドイミドなどの絶縁性を確保可能な樹脂皮膜を用いることが好ましい。
第１実施例のコイル１０は、１３ターンほど巻回されており、その端部は内側接続部１０ａと外側接続部１０ｂとして、図１に示すように同じ方向に突き出して形成されている。内側接続部１０ａ及び外側接続部１０ｂには、絶縁被膜を剥離した面が形成されている。

また、第１実施例の固定子コア３０は、図３に示すように１８カ所にティース部３１とスロット部３２を備えており、コイル１０はティース部３１に嵌め込むような形で取り付けられる。固定子コア３０は、一般的な固定子コアと同様に複数の金属板を積層した構成になっている。
なお、固定子コア３０は一体のものであっても、分割型のものであっても構わない。
コイル１０が固定子コア３０に挿入された状態では、コイル１０は図１に示すように、内側接続部１０ａと外側接続部１０ｂが突出している状態であるので、この内側接続部１０ａ及び外側接続部１０ｂに図示しない連絡線を接合して、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を形成する。そして、その端部にＵ相端子４１Ｕ、Ｖ相端子４１Ｖ、Ｗ相端子４１Ｗを接合して、３相式のモータの固定子５０を形成する。
そして、図４に示すように固定子コア３０の両面に樹脂モールド部４５を形成し、固定子５０を形成する。樹脂モールド部４５は、絶縁性の高い樹脂材料からなり、コイル１０の保護と同時に絶縁性を確保する働きを持っている。
固定子５０の製造工程については、特許文献５にも開示されているので参照されたい。

このように製造される固定子５０には、複数のコイル１０が使用される。第１実施例では、前述したようにティース部３１が１８カ所設けられているので、１８個のコイル１０が使用される。
このコイル１０の製造工程に用いる巻回装置６０の構成ついて、次に説明をする。
＜コイル巻回工程＞
図５に、巻回装置６０を用いて平角導体１５を巻回する様子を模式的に表した斜視図を示す。また、図６に、巻回装置６０の矯正ガイド６３部分の詳細断面図を示す。
具体的な巻回装置６０については、特許文献６に示されているので参照されたいが、図５では、平角導体１５を巻回する際に概念的に必要な部分を模式的に示している。
巻回装置６０は、ベース部６１と、ベース部６１に取り付けられた回転治具６２と、回転治具６２の上部に配設される矯正ガイド６３からなる。

ベース部６１には、回転治具６２及び矯正ガイド６３を保持する機構が備えられているが、図５では省略している。回転治具６２は回転可能に保持する必要があるので、例えばベアリングなどの機構がベース部６１の内部に備えられており、矯正ガイド６３は平角導体１５をセットする際に取り外し可能に保持されている。なお、ベース部６１に平角導体１５が当接する部分には、ガイド６１ａのような表面をバフ研磨した超鋼などの硬い金属を備えておけば、平角導体１５が接触することで部分的に摩耗したときに交換可能となる。
回転治具６２には、図示しない回転用の高いトルクを発生するモータが備えられており、モータが回転することで、回転治具６２が回転し、平角導体１５を巻回することが可能である。回転治具６２には、図示しない平角導体１５の先端を保持する機構が備えられており、巻回を開始する際に、平角導体１５の先端を保持可能である。なお、実際には、図１に示されるようにコイル１０はトラック状に巻回される必要があるため、例えば特許文献６のように、巻き枠や回転ヘッドのような、トラック状に巻回可能な構成とするための部品が必要であるが、特許文献６に示されているため説明を省略する。
また、回転治具６２には回転機構の他に、回転治具６２の軸方向に移動するスライド機構も備えており、平角導体１５を巻回しながら徐々にベース部６１に対して突出するような動きができる。つまり、螺旋状に周りながら突出するような動きとなる。

矯正ガイド６３には、当接摺動面６３ａと開放面６３ｂが形成されている。矯正ガイド６３は、超鋼等の固い材料でつくられ、当接摺動面６３ａはバフ研磨などで摺動抵抗を極力小さくできるように構成されている。摺動抵抗を小さくし、表面の硬度を上げるために、ダイアモンド系のコーティングやクロム系のメッキなどのコーティングを施しても良い。なお、当接摺動面６３ａの一辺は平角導体１５が当接して移動する際に、入口部分で引っかからないように適当なテーパが設けられていても良い。こうすることで、平角導体１５の周囲に設けられている絶縁被膜を傷つけにくくできる。

このような巻回装置６０は、平角導体１５を巻回する際に回転治具６２に保持をさせ、矯正ガイド６３で平角導体１５の厚み方向を規制し、回転治具６２を回転させることで、平角導体１５を巻回することが可能である。この際に、平角導体１５の送り側にクーラントオイルを滴下するノズル６４等の設備を備えておくか、ローラなどで平角導体１５の表面にクーラントオイルを塗布することで、平角導体１５とベース部６１、回転治具６２、矯正ガイド６３との接触面での抵抗を減らし、焼き付きを防止することができる。
なお、平角導体１５を矯正ガイド６３の入口側で事前に加熱したうえで巻回装置６０にて巻回すれば、平角導体１５の内部での材料の流動性が良くなるので、良好な加工が期待できる。

巻回装置６０を用いて平角導体１５を巻回する場合には、まず、平角導体１５を図示しない回転治具６２の平角導体１５を保持する機構によって、平角導体１５の端部を保持する。そして、矯正ガイド６３で平角導体１５の側面を押さえ、ベース部６１、回転治具６２及び矯正ガイド６３によって、平角導体１５の３方をガイドする。回転治具６２は数十ｒｐｍ程度の速度でゆっくり回転しながら、平角導体１５を巻回していく。
また、回転治具６２の軸方向への移動によって、平角導体１５は徐々に螺旋状に巻回され、コイル１０を形成する。

第１実施例の巻回装置６０は、このような構成になっているので、以下の作用、効果が得られる。
図１０に、矯正ガイド６３を用いないでエッジワイズ曲げをした際の平角導体１５の変形の様子を表した平面図を示す。また、図１１に、図１０のＡＡ断面を示している。
平角導体１５は、矯正ガイド６３無しでエッジワイズ曲げする場合、曲げの内周側が太り、外周側が痩せる傾向にある。図１１にしたＡＡ断面は、実際にエッジワイズ曲げのテストを行った結果現れた断面の変形の様子であり、内周厚みｂ３は通常厚みｂ１に対して、１２％程度太る。また、外周厚みｂ４は通常厚みｂ１に対して、５％程痩せる。また、エッジワイズ曲げ部板幅ｂ２についても、通常板幅ｂ０に対して９％程度狭くなる。これが図１０に示した内周変形部１６の部分に現れる。
このような変形の他に、エッジワイズ曲げを行った場合は平角導体１５自体が片側に倒れてしまったり、内周側が波をうってしまったりする問題がある。

これは、直線状の平角導体１５をエッジワイズ曲げすることで、曲げ部分の外周側が伸ばされ、内周側で圧縮される力が働くためである。
本実施例では、平角導体１５をエッジワイズ曲げするにあたって、曲げの内周側の内周面の半径を平角導体１５の通常板幅ｂ０と同程度としている。よって、曲げの内周と曲げの外周の面では約２倍程度の長さの差ができるので、内周側は余った分の肉が寄せられて内周厚みｂ３は厚くなり、一方外周側は伸ばされて外周厚みｂ４は薄くなる結果となる。
しかし、巻回装置６０で平角導体１５を巻回する際に、矯正ガイド６３の当接摺動面６３ａによって平角導体１５の通常厚みｂ１以上に増えないように規制することで、矯正ガイド６３の当接摺動面６３ａと、ベース部６１のガイド６１ａ及び回転治具６２の曲面によって、平角導体１５の３方の面が拘束される。このような状態でエッジワイズ曲げを行うことで、３方が拘束された平角導体１５は幅方向に膨らむことができず、解放されている開放面６３ｂ側に逃げ場を失った肉が移動する。
このようなエッジワイズ曲げの際に矯正ガイド６３で規制することで平角導体１５の肉が外周側に寄っていくので、平角導体１５のエッジワイズ曲げ部の内周側は膨らまず、外周側も移動してきた肉によって、薄くなることを防止することができる。よって、平角導体１５の断面形状を一定に保つ効果がある。

これにより、図１０に示すような変形を抑えることができ、片側への倒れや、波打ちなども防止することも可能となる。
平角導体１５をコイル１０として巻回した後に通電する場合、平角導体１５の断面積は極力一定の方が望ましい。厚みを増したり、薄くなったりする部分があると、抵抗となって発熱しやすくなるのである。コイル１０の発熱によって、固定子５０の寿命は短くなる虞がある。
なお、平角導体１５をエッジワイズ曲げした際の内周部は、ベース部６１、回転治具６２及び矯正ガイド６３によって３方をガイドされるので、平角導体１５は通常板幅ｂ０よりも幅広くはならないが、開放面６３ｂ側は単なる空間を設けであるだけなので、積極的に通常板幅ｂ０の厚みを保つことは困難である。肉が流れる分、厚みが薄くなりにくくはなるが、若干は薄くなってしまう傾向にある。ただし、電気は流れやすい部分を通過していく特性があり、エッジワイズ曲げ部では外周よりも内周の方が電気は流れやすい。したがって、外周側の外周厚みｂ４が若干薄くなったとしても殆ど影響はない。

また、内周変形部１６の部分が内周厚みｂ３のように１２％程膨らむとすると、規定ターン数巻いた状態で、全体的に１２％程度幅広になってしまうが、巻回装置６０のようにベース部６１、回転治具６２、矯正ガイド６３で平角導体１５の３面を拘束してエッジワイズ曲げを行うことで、平角導体１５の内周変形部１６の膨らみを抑えることができる。
平角導体１５の内周変形部１６の膨らみが存在する場合、平角導体１５を螺旋状に巻回してコイルとすると、内周変形部１６同士が干渉して平角導体１５同士の間に隙間が出来る。しかし、内周変形部１６の膨らみを押さえることで、平角導体１５を隙間無く巻回してコイル１０を作成可能であるので、固定子コア３０にコイル１０をセットした際にスロット部３２内での占積率を上げることが可能となる。
また、同じ理由により固定子５０の小型化にも貢献する。

以上に説明したように、本発明の第１実施例では以下に示すような、構成、作用、効果が得られる。
（１）矩形断面の平角導体１５の一面を回転治具６２に当接させ、回転治具６２の備える曲面に沿って矩形断面の短辺方向に曲げを施すエッジワイズ曲げ加工をすることで、螺旋状に巻回形成されるモータのコイル１０を製造するコイル製造方法において、平角導体１５は、回転治具６２と当接する当接面は曲面によって、当接面と隣接する２側面はベース部６１及び矯正ガイド６３の当接摺動面６３ａによって、ガイドされ、当接面と対向する外周面は解放状態で、エッジワイズ曲げ加工されるので、平角導体１５の回転治具６２との当接面と、当接面に隣接する２側面をガイドされて拘束されることで、平角導体１５をエッジワイズ曲げした際に内周側が膨らまない。
また、外周側が解放状態でありガイドされていないことから、エッジワイズ曲げの際に、余った肉が外周側に流れる。これにより、平角導体１５の外周側の肉が薄くなるのを防ぐ効果もある。

したがって、平角導体１５をエッジワイズ曲げする際に、内周側は膨らまず、外周側の肉が薄くなりにくくなり、エッジワイズ曲げ部の断面形状の変化を最小に抑えることができ、平角導体１５の板厚を一定に保つことを期待できる。
そして、回転治具６２との当接面と３方をガイドして平角導体１５を曲げていくことで、内周側が膨らまないコイル１０を形成できるので、工程数を増やすことなく加工が可能である。
よって、平角導体１５を螺旋状に巻回したコイル１０を作成する際に、無駄な膨らみがでてコイル１０が幅方向に膨らんでしまうことがないので、工程数を増やさず占積率の高いコイル１０を製造することが可能となる。

（２）（１）に記載するコイル製造方法を用いて製造されるので、コイル１０のエッジワイズ曲げ部が膨らんでいない状態で巻回されており、固定子コア３０に組み付けた段階でスロット部３２内の占積率を上げることが可能である。さらに、前述したように工程数を増やすことなく安価にコイル１０を製作することが可能である。よって、安価で占積率の高いモータの固定子を提供することが可能になる。

（第２実施例）
次に、本発明の第２実施例について、図面を参照しつつ説明する。なお、第２実施例は第１実施例と＜コイル巻回工程＞の構成について異なるため、異なる部分を中心に説明し、同じ構成の部分は説明を省略する。
図７は、巻回装置６０に平角導体１５を巻回している様子を示す模式斜視図である。図８は、図７の側面図であり、図９は、図８のＢＢ断面図である。
第２実施例の巻回装置６０は、ベース部６１と、複数の分割ガイド６５から成る回転治具６２で構成される。
ベース部６１は、回転治具６２を回転可能に保持している。
回転治具６２は４つの分割ガイド６５から成り、分割ガイド６５の表面には、図９に示すようにガイド突起６５ａが形成されている。ガイド突起６５ａと隣り合うガイド突起６５ａの隙間は、平角導体１５の通常板幅ｂ０と同じ幅でガイド溝部６５ｂが形成されている。分割ガイド６５は、超鋼や工具鋼などの比較的硬度の高い金属で形成され、平角導体１５と当接する部分は平角導体１５を傷つけにくいようにバフ研磨などが施され表面粗度が上げられている。分割ガイド６５のガイド溝部６５ｂは、滑らかに曲面を備えており、平角導体１５を曲面に沿って巻回可能な構成となっている。
また、回転治具６２の分割ガイド６５は、４カ所それぞれがガイド突起６５ａの位置が少しずつずれてネジ山状に構成されている。さらに、分割ガイド６５には、図示しない平角導体１５を保持するための機構が備えられている。

また、分割ガイド６５は図８に示すように、回転治具６２の回転軸に対して径方向にしてスライド可能な機構が備えられている。スライドして移動する距離は、分割ガイド６５のガイド突起６５ａの高さよりも多く移動するように設定されている。分割ガイド６５が移動可能であるため、平角導体１５をコイル１０として巻回した後、コイル１０を容易に外すことができる。
また、分割ガイド６５を備える回転治具６２はベース部６１に対して回転可能に備えられ、図示しないモータなどの回転機構を備えている。回転治具６２に接続されるモータは、平角導体１５を巻回可能に高いトルクを発生する能力を備えているものが望ましい。ギアを備えてトルクを上げる構成であっても良い。
また、回転治具６２はベース部６１に対して軸方向に移動可能に構成されている。そして、巻回装置６０が作動中には、回転治具６２が螺旋状に回転しながら移動する構成となっている。

第２実施例の巻回装置６０は、このような構成になっているので、以下の作用、効果が得られる。
まず、平角導体１５を回転治具６２の分割ガイド６５に保持させる。この時、回転治具６２はベース部６１の内部に収納されており、その先端のガイド突起６５ａとガイド溝部６５ｂが１つずつベース部６１の表面に対して突出している状態である。そして、回転治具６２を回転させると共に、回転治具６２の軸方向にベース部６１から外に出るようにして移動する。回転数は数十ｒｐｍ程度の比較的ゆっくりした速度で回転治具６２を回転している。

そして、回転治具６２が回転すると共に、ベース部６１から出てくるので、平角導体１５に対して螺旋状に回転することとなり、ネジ山状に形成されるガイド突起６５ａの谷間のガイド溝部６５ｂに平角導体１５が入り込むようにして螺旋状に巻き取られていく。
この時、平角導体１５は、３方の面をガイド溝部６５ｂがガイドされ、回転治具６２の軸心に対して外周側の一面は解放されているので、図１１のように内周変形部１６の内周厚みｂ３が膨らもうとしても、ガイド溝部６５ｂに拘束されており、平角導体１５の肉は回転治具６２の軸心に対して外周側に移動していく。そして、図１１に示すように外周厚みｂ４は痩せようとするが、ガイド溝部６５ｂにガイドされる内周側から肉が移動してくることで、外周厚みｂ４が痩せることを防止する結果となる。したがって、平角導体１５の断面形状はエッジワイズ曲げした部分も殆ど変化しない。

こうして巻回装置６０によって、平角導体１５を巻回し、規定のターン数巻いた後に、分割ガイド６５を図８に示すように、回転治具６２の内径側に移動させることで、分割ガイド６５のガイド溝部６５ｂに入り込んで巻回されたコイル１０の取り出しが容易になる。ガイド溝部６５ｂはバフ研磨などを施すことによって平角導体１５を取り出す際にも平角導体１５の表面に施されている絶縁被膜などを傷つける虞がない。
このように、巻回装置６０を用いて平角導体１５をエッジワイズ曲げすることで、内周変形部１６が膨らまないことから、コイル１０として巻回し、固定子コア３０にコイル１０を挿入した際に占積率を向上できる。また、コイル１０の幅方向の膨らみが無くなることで、固定子５０の小型化にも貢献できる。

以上に説明したように、本発明の第２実施例では以下に示すような、構成、作用、効果が得られる。
（１）矩形断面の平角導体１５の一面を回転治具６２に当接させ、回転治具６２の備える曲面に沿って矩形断面の短辺方向に曲げを施すエッジワイズ曲げ加工をすることで、螺旋状に巻回形成されるモータのコイル１０を製造するコイル製造方法において、平角導体１５は、回転治具６２と当接する当接面はガイド溝部６５ｂの曲面によって、当接面と隣接する２側面はガイド溝部６５ｂの側面によって、ガイドされ、当接面と対向する外周面は解放状態で、エッジワイズ曲げ加工されるので、平角導体の回転治具との当接面と、当接面に隣接する２側面をガイドされて拘束されることで、平角導体をエッジワイズ曲げした際に内周側が膨らまない。

また、外周側が解放状態でありガイドされていないことから、エッジワイズ曲げの際に、余った肉が外周側に流れる。これにより、平角導体１５の外周側の肉が薄くなるのを防ぐ効果もある。
したがって、平角導体１５をエッジワイズ曲げする際に、内周側は膨らまず、外周側の肉が薄くなりにくくなり、エッジワイズ曲げ部の断面形状の変化を最小に抑えることができ、平角導体１５の板厚を一定に保つことを期待できる。
そして、回転治具６２との当接面と３方をガイドして平角導体１５を曲げていくことで、内周側が膨らまないコイル１０を形成できるので、工程数を増やすことなく加工が可能である。
よって、平角導体１５を螺旋状に巻回したコイル１０を作成する際に、無駄な膨らみがでてコイル１０が幅方向に膨らんでしまうことがないので、工程数を増やさず占積率の高いモータのコイル１０を製造することが可能となる。

（２）（１）に記載するコイル製造方法において、回転治具６２は、回転軸を中心に複数に分割配置され、回転治具６２の外周面には、平角導体１５を挿入可能な幅のガイド溝部６５ｂを備え、ガイド溝部６５ｂの内周面が曲面及びガイド部材を構成し、平角導体１５は、ガイド溝部６５ｂに外周面を除く３方をガイドされながら、回転治具６２に巻き付けられてエッジワイズ曲げ加工され、加工終了時に、回転治具６２の分割ガイド６５が回転軸の中心方向に縮径することで、エッジワイズ曲げ加工された平角導体１５が払い出されるので、エッジワイズ曲げしたときに平角導体１５の内周側が膨らまず、１コイル分の平角導体１５を回転治具６２に巻回して回転治具６２を軸方向に縮径することで、コイル１０として払い出すことができる。

また、前記目的を達成するために、本発明によるモータの固定子は以下のような特徴を有する。
（３）（１）又は（２）に記載するコイル製造方法を用いて製造されるので、コイル１０のエッジワイズ曲げ部が膨らんでいない状態で巻回されており、固定子コア３０に組み付けた段階でスロット部３２内の占積率を上げることが可能である。さらに、前述したように工程数を増やすことなく安価にコイル１０を製作することが可能である。よって、安価で占積率の高いモータの固定子を提供することが可能になる。

以上において、実施例に即して説明したが、本発明は上記第１実施例及び第２実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、第１実施例で示した矯正ガイド６３の形状は、棒状でなくとも平角導体１５の側面を押さえる機能があればよいので、例えばリング状であっても良い。
また、矯正ガイド６３や分割ガイド６５の材質についても、特に限定するものではない。

第１実施例の、コイル１０の立体斜視図を示している。 第１実施例の、コイル１０を固定子コア３０に組み付けている様子を表す立体斜視図を示している。 第１実施例の、固定子コア３０にコイル１０を挿入した状態の固定子５０の断面図を示している。 第１実施例の、固定子コア３０にコイル１０を組み付けた後、端子４１を接合し樹脂モールドした状態の固定子５０の立体斜視図を示している。 第１実施例の、巻回装置６０を用いて平角導体１５を巻回する様子を模式的に表した斜視図を示している。 第１実施例の、巻回装置６０の矯正ガイド６３部分の詳細断面図を示している。 第２実施例の、巻回装置６０に平角導体１５を巻回している様子を表す模式斜視図を示している。 第２実施例の、図７の側面図を示している。 第２実施例の、図８のＢＢ断面図を示している。 出願人が実験を行った、矯正ガイド６３を用いないでエッジワイズ曲げをした際の平角導体１５の変形の様子を表した平面図を示している。 出願人が実験を行った、平角導体１５をエッジワイズ曲げした図１０のＢＢ断面を示している。 従来技術の、ロータコイル曲げ装置の部分詳細図を示している。 従来技術の、図１２の側面断面図を示している。

符号の説明

１０ コイル
１０ａ 内側接続部
１０ｂ 外側接続部
１５ 平角導体
１６ 内周変形部
３０ 固定子コア
３１ ティース部
３２ スロット部
４１ 端子
４５ 樹脂モールド部
５０ 固定子
６０ 巻回装置
６１ ベース部
６１ａ ガイド
６２ 回転治具
６３ 矯正ガイド
６３ａ 当接摺動面
６３ｂ 開放面
６４ ノズル
６５ 分割ガイド
６５ａ ガイド突起
６５ｂ ガイド溝部
ｂ０ 通常板幅
ｂ１ 通常厚み
ｂ２ エッジワイズ曲げ部板幅
ｂ３ 内周厚み
ｂ４ 外周厚み

Claims (3)

1. 矩形断面の平角導体の一面を回転治具に当接させ、前記回転治具の備える曲面に沿って前記矩形断面の短辺方向に曲げを施すエッジワイズ曲げ加工をすることで、螺旋状に巻回形成されるモータのコイルを製造するコイル製造方法において、
   前記平角導体は、
   前記回転治具と当接する当接面は前記曲面によって、前記当接面と隣接する２側面はガイド部材によって、ガイドされ、
   前記当接面と対向する外周面は解放状態で、
   エッジワイズ曲げ加工されることを特徴とするコイル製造方法。
2. 請求項１に記載するコイル製造方法において、
   前記回転治具は、回転軸を中心に複数に分割配置され、
   前記回転治具の外周面には、前記平角導体を挿入可能な幅の溝状ガイドを備え、当該溝状ガイドの内周面が前記曲面及び前記ガイド部材を構成し、
   前記平角導体は、前記溝状ガイドに前記外周面を除く３方をガイドされながら、前記回転治具に巻き付けられてエッジワイズ曲げ加工され、
   加工終了時に、前記回転治具が前記回転軸の中心方向に縮径することで、エッジワイズ曲げ加工された前記平角導体が払い出されることを特徴とするコイル製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載するコイル製造方法を用いて製造されることを特徴とするモータの固定子。
   

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