JP2009261189A - 回転電機のコイル組立体製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル線材の編込みを簡易に且つ確実に行うことができ、編込み工程終了後にコイル線材を変形させる工程を必要としない回転電機のコイル組立体製造方法を提供する。
【解決手段】第１及び第２コイル線材３０Ａ、３０Ｂを軸線方向に対向させて第１コイル線材３０Ａの第１ターン部Ａ１と第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１が交差するように配置する（配置工程）。第１コイル線材３０Ａに対して、第２コイル線材３０Ｂの前進移動動作と回転動作と平行移動動作とからなる係合動作を行うことによって、第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１を第１コイル線材３０Ａの第２ターン部Ａ２に係合させる（第１係合工程）、前記の係合動作を行うことによって、第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１を第１コイル線材３０Ａの第３ターン部に係合させる（第２係合工程）。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機のコイル組立体製造方法に関する。

従来、回転電機のコイル組立体を製造する方法として、種々の方法が提案されている。例えば、特許文献１には、相対向する一対の板状巻芯を用いて複数のコイル線材を同時に巻回する方法が提案されている。また、特許文献２には、巻回工程により三角波形状に形成した一のコイル線材に対して他のコイル線材を、９０度だけその軸周りに回転させるとともに、半分のターン分だけそれらの重なりを増加するように一のコイル方向に進める工程と、他のコイル線材をさらにその軸周りに９０度だけ回転させる工程とを繰り返すことにより、順次他のコイル線材を半分のターン分ずつ一のコイル線材に編み込む方法が提案されている。
特開２００２−１７６７５２号公報 特開２００４−１０４８４１号公報

しかし、特許文献２では、三角波形状のコイル線材を用いて上記の編込み工程を行うようにしていることから、最終的な形状の巻線部材（特許文献２の図２参照。）を得るためには、編込み工程の後に、各コイル線材の直線部を可動部材によって変形させる変位工程（特許文献２の図３４等参照。）を必要としている。そのため、工数が多くなるという問題や、上記の変位工程を行う際に各コイル線材の表面を被覆する絶縁被膜に損傷が発生するという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、コイル線材の編込みを簡易に且つ確実に行うことができ、編込み工程終了後に、コイル線材を変形させる工程を必要としない回転電機のコイル組立体製造方法を提供することを目的とする。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段について、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。

１．複数のターン部が形成された複数のコイル線材を互いに編込んで回転電機のコイル組立体を製造する方法であって、
第１コイル線材と第２コイル線材とを軸線方向に対向させて前記第１コイル線材の第１ターン部と前記第２コイル線材の第１ターン部が交差するように配置する配置工程と、
前記第１コイル線材に対して、前記第２コイル線材が前記軸線方向に沿って前進移動する前進移動動作と、前記第２コイル線材が軸線周りに回転する回転動作と、前記第２コイル線材が平行移動する平行移動動作とからなる係合動作を行うことによって、前記第１コイル線材及び前記第２コイル線材のいずれか一方の前記第１ターン部をいずれか他方の第２ターン部に係合させる第１係合工程と、
前記係合動作を行うことによって、前記いずれか一方の前記第１ターン部を前記いずれか他方の第３ターン部に係合させる第２係合工程と、
を有することを特徴とする回転電機のコイル組立体製造方法。

手段１では、まず、第１コイル線材と第２コイル線材とを上記のように軸線方向に対向させて第１コイル線材の第１ターン部と第２コイル線材の第１ターン部が交差するように配置する配置工程を行った後、第１係合工程及び第２係合工程を順次行うことにより、第１コイル線材と第２コイル線材の編込みを行う。

第１係合工程では、前進移動動作と回転動作と平行移動動作とからなる係合動作を行うことによって、第１コイル線材及び第２コイル線材のいずれか一方の第１ターン部を、いずれか他方の第２ターン部に係合させる。この場合、係合動作の平行移動動作は、第２コイル線材の移動方向によって第１コイル線材と第２コイル線材との係合形態が異なる。第２コイル線材を、第１コイル線材の奇数番目のターン部側から偶数番目のターン部側へ平行移動する場合には、第２コイル線材の第１ターン部が第１コイル線材の第２ターン部と係合する。一方、第２コイル線材を、第２コイル線材の奇数番目のターン部側から偶数番目のターン部側へ平行移動する場合には、第２コイル線材の第２ターン部が第１コイル線材の第１ターン部と係合する。

そして、次の第２係合工程では、上記の係合動作を行うことによって、前記いずれか一方の第１ターン部を前記いずれか他方の第３ターン部に係合させる。この場合、第２コイル線材が平行移動動作を行う際の移動方向は、第１係合工程における移動方向と同じとされる。よって、第２コイル線材を、第１コイル線材の奇数番目のターン部側から偶数番目のターン部側へ平行移動する場合には、第２コイル線材の第１ターン部が第１コイル線材の第３ターン部と係合する。一方、第２コイル線材を、第２コイル線材の奇数番目のターン部側から偶数番目のターン部側へ平行移動する場合には、第２コイル線材の第３ターン部が第１コイル線材の第１ターン部と係合する。

このように、第１係合工程及び第２係合工程を行って、第１コイル線材及び第２コイル線材のいずれか一方の第１ターン部を、いずれか他方の第２ターン部及び第３ターン部に一つずつ順番に係合させることにより、第１コイル線材と第２コイル線材との編込みを行う。

なお、いずれか他方のコイル線材の第４ターン部（第２係合工程終了時には第２ターン部と見なされる。）以降については、第２係合工程終了後、上記の第１係合工程及び第２係合工程を同様に繰り返すことにより、第１及び第２コイル線材の全長に亘って編込みを行うことができる。

したがって、手段１によれば、前進移動動作と回転動作と平行移動動作とからなる係合動作を行う第１係合工程及び第２係合工程を有するため、複数のターン部が形成されたコイル線材の編込みを簡易に且つ確実に行うことができる。また、コイル線材の編込みを行った後に、コイル線材を変形させる工程を必要としないので、工数の増大や、コイル線材の表面を被覆する絶縁被膜の損傷発生を回避することができる。

なお、本手段の製造方法により製造されるコイル組立体は、例えば、周方向に交互に異なる複数の磁極を形成している回転子と内周側または外周側で向き合う固定子とを有する回転電機に用いられ、断面形状が略矩形状の線材により形成され固定子コアの周方向に設けられた複数のスロットに設置される多相固定子巻線を構成するものである。また、コイル線材は、例えば、周方向の異なるスロットに設置されているスロット収容部と、スロットの外部でスロット収容部同士を接続しているターン部とを有し、スロットから突出するターン部の突出箇所は、コイル線材がまたがって設置されているスロット同士に向けたクランク形状に形成されたものである。また、ターン部の略中央部はねじりを伴わないクランク形状に形成されたものであってもよく、コイル線材のクランク形状が形成されている略中央部が、線材の略幅分クランク形状にずれたものであってもよい。また、コイル線材は固定子コアの全周にわたって連続して形成されたものであってもよい。

２．前記第１係合工程及び前記第２係合工程において、前記前進移動動作と前記回転動作と前記平行移動動作がそれぞれ単独で行われることを特徴とする手段１に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。

手段２によれば、第２コイル線材の前進移動動作、回転動作及び平行移動動作の各動作を確実に行わせることが可能となるため、第１コイル線材と第２コイル線材との干渉を回避しつつ、それらの対応するターン部の係合をより確実に且つ安定して行うことができる。また、使用する編込み装置の構造を簡略化することができるため、低コスト化を図ることが可能となる。

３．前記第１係合工程及び前記第２係合工程において、前記前進移動動作と前記回転動作と前記平行移動動作が同時に行われることを特徴とする手段１に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。

手段３によれば、第１コイル線材と第２コイル線材の対応するターン部同士の係合動作を高速化することができるので、編込みの高速化を図ることができる。

４．前記第１係合工程における前記平行移動動作は、前記第１コイル線材の奇数番目のターン部側から偶数番目のターン部側へ前記第２コイル線材を平行移動するものであり、前記第２係合工程における前記平行移動動作は、前記第１コイル線材の偶数番目のターン部側から奇数番目のターン部側へ前記第２コイル線材を平行移動するものであることを特徴とする手段１乃至３のいずれか一つに記載の回転電機のコイル組立体製造方法。

手段４によれば、第２コイル線材の平行移動動作を、前進移動及び回転動作と関連付けて円滑に行うことが可能となる。これにより、第１係合工程及び第２係合工程における係合動作を円滑に行うことが可能となる。

５．前記第１係合工程における前記平行移動動作は、前記第２コイル線材の奇数番目のターン部側から偶数番目のターン部側へ前記第２コイル線材を平行移動するものであり、前記第２係合工程における前記平行移動動作は、前記第２コイル線材の偶数番目のターン部側から奇数番目のターン部側へ前記第２コイル線材を平行移動するものであることを特徴とする手段１乃至３のいずれか一つに記載の回転電機のコイル組立体製造方法。

手段５によれば、第１コイル線材の奇数番目のターン部側のみで、第２コイル線材が前進動作、平行移動動作及び回転動作を行うこととなるため、第２コイル線材の移動距離が短縮される。そのため、第１コイル線材と第２コイル線材の対応するターン部同士の係合動作を高速化することができるので、編込みの高速化を図ることができる。

６．前記第２係合工程終了後、前記第１係合工程及び前記第２係合工程を同様に繰り返して前記第２コイル線材の前記第１ターン部と前記第２コイル線材の第４ターン部以降の各ターン部との係合を順次行うことを特徴とする手段１乃至５のいずれか一つに記載の回転電機のコイル組立体製造方法。

手段６によれば、第２係合工程終了後、第１係合工程及び第２係合工程を同様に繰り返し行うことによって、第１コイル線材及び第２コイル線材の第１ターン部から最終ターン部まで、全長に亘って編込みを行うことができる。

７．前記第１及び第２コイル線材として、固定子コアのスロットの内部に設置される複数のスロット収容部と、前記スロットの外部に配置され、周方向に異なる前記スロットに設置されている前記スロット収容部同士を接続する複数の前記ターン部とを有するものが用いられていることを特徴とする手段１乃至６のいずれか一つに記載の回転電機のコイル組立体製造方法。

手段７によれば、固定子コアやスロットの大きさに合わせて、最適なコイル線材を選択して用いることが可能となる。

８．前記スロット収容部と前記ターン部との接続部は屈曲していることを特徴とする手段７に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。

手段８によれば、隣り合うスロット収容部同士の間隔をより広く設定することができるので、第１係合工程及び第２係合工程における係合動作を行う際に、第１コイル線材と第２コイル線材との干渉を回避し易くすることができる。特に、多数のコイル線材の編込みを行う場合により有利になる。

９．各前記コイル線材として、奇数番目のターン部と偶数番目のターン部が、軸線周りの１８０度位相がずれた位置に交互に設けられたものが用いられていることを特徴とする手段１乃至８のいずれか一つに記載の回転電機のコイル組立体製造方法。

手段９によれば、コイル線材として、奇数番目のターン部と偶数番目のターン部が、軸線周りの１８０度位相がずれた位置に交互に設けられたものが用いられるため、第１係合工程及び第２係合工程を容易に且つ確実に行うことが可能となる。そのため、第１コイル線材と第２コイル線材の対応するターン部同士の編込みを簡易に且つ確実に行うことが可能となる。

１０．各前記ターン部は、複数のクランク部により階段状に形成されていることを特徴とする手段１乃至９のいずれか一つに記載の回転電機のコイル組立体製造方法。

手段１０によれば、クランク部が設けられていない三角形状のターン部に比べて、ターン部の高さを低くすることできる。そのため、固定子コアの軸方向両側にそれぞれ軸方向外方へ突出した状態に形成されるターン部の突出高さを低くすることができる。

１１．手段１乃至１０のいずれか一つに記載の回転電機のコイル組立体製造方法により作製された第１編込み済みコイル線材と第２編込み済みコイル線材とを軸線方向に対向させて前記第１編込み済みコイル線材の第１ターン部と前記第２編込み済みコイル線材の第１ターン部が交差するように配置する配置工程と、
前記第１編込み済みコイル線材に対して、前記第２編込み済みコイル線材が前記軸線方向に沿って前進移動する前進移動動作と、前記第２編込み済みコイル線材が軸線周りに回転する回転動作と、前記第２編込み済みコイル線材が平行移動する平行移動動作とからなる係合動作を行うことによって、前記第１編込み済みコイル線材及び前記第２編込み済みコイル線材のいずれか一方の前記第１ターン部をいずれか他方の第２ターン部に係合させる第１係合工程と、
前記係合動作を行うことによって、前記いずれか一方の前記第１ターン部を前記いずれか他方の第３ターン部に係合させる第２係合工程と、
を有することを特徴とする回転電機のコイル組立体製造方法。

手段１１によれば、複数のコイル線材が編み込まれた編込み済みコイル線材を用いて編込みを行うため、４本以上のコイル線材の編込みを行うことができる。これにより、多数本のコイル線材が編み込まれることにより製造されるコイル組立体を簡易に製造することができる。

以下、本発明の回転電機のコイル組立体製造方法を具体化した各実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。最初に、本発明の各実施形態の製造方法により製造されるコイル組立体２０を適用した回転電機の固定子１０の概略構成について説明する。図1は、コイル組立体２０を適用した回転電機の固定子１０の外観を示す斜視図であり、（Ｂ）は固定子１０を側方から見た図である。図２は、固定子１０の一部分を拡大して示す斜視図である。

図１に示す固定子１０は、例えば車両の電動機および発電機を兼ねる回転電機に使用される。固定子１０は、内周側に回転子（図示せず）を回転自在に収容する。回転子は、永久磁石により周方向に交互に異なる磁極を固定子１０の内周側と向き合う外周側に複数形成している。固定子コア１２は、所定厚さの磁性鋼板を軸方向に積層して環状に形成されている。固定子コア１２には、図２に示すように、軸方向に沿い周方向に隣接するスロット１４、１５を一組として固定子コア１２の内周側の周方向に複数組のスロットが形成されている。固定子巻線としてのコイル組立体２０は三相巻線であり、周方向に隣接する一組のスロット１４、１５に各相の固定子巻線が設置されている。そして、スロット１４、１５を一組として周方向に隣接する三組のスロット１４、１５に異なる相の固定子巻線が設置されている。

次に、コイル組立体２０の構成について説明する。図３は、コイル組立体２０の外観を示す斜視図である。図４は、コイル組立体２０のコイルエンド部を示す正面図である。図５は、コイル線材３０の全体形状を示す正面図である。図６は、コイル線材３０の断面図である。図７は、コイル線材３０のターン部４２の形状を示す斜視図である。

コイル組立体２０のコイル線材３０は、図５に示すように、複数のターン部４２が所定ピッチで複数形成されたものであり、１本の長さは約３ｍである。また、コイル線材３０は、図６に示すように、銅製の導体３２と、導体３２の外周を覆い導体３２を絶縁する内層３４および外層３６からなる絶縁被覆とから形成されている。内層３４は導体３２の外周を覆い、外層３６は内層３４の外周を覆っている。内層３４および外層３６を合わせた絶縁被覆の厚みは、１００μｍ〜２００μｍの間に設定されている。このように、内層３４および外層３６からなる絶縁被覆の厚みが厚いので、コイル線材３０同士を絶縁するためにコイル線材３０同士の間に絶縁紙等を挟み込んで絶縁する必要がない。

外層３６は絶縁材、内層３４は外層よりもガラス転移温度の高い熱可塑性樹脂またはガラス転移温度の無いポリアミドイミド等の絶縁材で形成されている。これにより、回転電機に発生する熱により外層３６は内層３４よりも早く軟化するので、同じスロット１４に設置されているコイル線材３０同士が外層３６同士で熱接着する。その結果、同じスロット１４に設置されている複数のコイル線材３０が一体化しコイル線材３０同士が剛体化するので、スロット１４内のコイル線材３０の機械的強度が向上する。また、過剰な振動が発生しても、内層３４と導体３２の接着箇所よりも内層３４と外層３６との接着箇所が先に剥離するので、内層３４と導体３２との接着を維持し絶縁を確保できる。

コイル線材３０は、図２に示すように、固定子コア１２のスロット１４、１５内に設置されるスロット収容部４０と、スロット１４、１５から固定子コア１２の外に突出し、周方向に異なるスロットに設置されているスロット収容部４０同士を接続しているターン部４２とを有しており、固定子コア１２に波巻されることにより固定子巻線（コイル組立体）２０を形成している。ターン部４２は固定子コア１２の軸方向両側にそれぞれ形成されている。この場合、スロット収容部４０とターン部４２との接続部は、略直角に屈曲している。このコイル線材３０は、奇数番目のターン部と偶数番目のターン部が、軸線周りの１８０度位相がずれた位置に交互に設けられている。

ターン部４２の略中央部には、図７に示すように、ねじりを伴わないクランク部４４が形成されている。クランク部４４は、固定子コア１２の端面１３に沿ってクランク形状に形成されている。このクランク部４４のクランク形状によるずれ量は、線材３０の略幅分である。これにより、径方向に隣接している線材３０のターン部４２同士を密に巻回できる。その結果、コイルエンドの径方向の幅が小さくなるので、コイル組立体２０が径方向外側に張り出すことを防止する。

また、スロット１４、１５から固定子コア１２の外に突出するターン部４２の突出箇所に、線材３０がまたがって設置されているスロット同士に向けて固定子コア１２の軸方向両側の端面１３に沿ってクランク部４６が形成されている。これにより、スロット１４、１５から突出している線材３０のターン部４２の突出箇所の間隔、言い換えればターン部４２が形成する三角形状部分の底辺の長さは、コイル線材３０がまたがって設置されているスロット同士の間隔よりも狭くなっている。その結果、コイルエンドの高さｈが低くなる。

また、固定子コア１２の端面１３に沿ったクランク部４６の長さをｄ１、周方向に隣接するスロット同士の間隔をｄ２とすると、ｄ１≦ｄ２になっている。これにより、コイル線材３０のクランク部４６が周方向に隣り合うスロットから突出するコイル線材３０と干渉することを防止できる。これにより、周方向に隣接するスロットから突出するコイル線材３０同士が互いに干渉することを避けるために、コイルエンドの高さが高くなったり、あるいはコイルエンドの径方向の幅が大きくなったりすることを防止できる。その結果、コイルエンドの高さが低くなる。さらに、コイルエンドの径方向の幅が小さくなるので、コイル組立体２０が径方向外側に張り出すことを防止する。

さらに、コイル線材３０には、ターン部４２の略中央部のクランク部４４と、ターン部４２の突出箇所に形成したクランク部４６との間に、それぞれ２個のクランク部４８が形成されている。つまり、固定子コア１２の一方の軸方向の端面１３側のコイル線材３０のターン部４２には、合計７個のクランク部が形成されている。これにより、クランク部を形成しない三角形状のターン部の高さに比べ、ターン部４２の高さｈが低くなる。クランク部４８のクランク形状も、クランク部４４、４６と同様に、固定子コア１２の端面１３に沿ったクランク形状に形成されている。したがって、コイル線材３０のターン部４２は、クランク部４４を挟んで両側を階段状に形成している。

ここで、三相の固定子巻線としてのコイル組立体２０において、回転子の１極当たり各相のコイル線材３０は２個のスロット１４、１５に設置されている。つまり、周方向に連続して隣接しているコイル組立体２０の回転子の１極当たりのスロットの総数は３×２＝６である。その結果、周方向の異なるスロットにまたがって設置されているコイル線材３０は、周方向に６個離れたスロット同士に設置されるので、コイル線材３０の略中央部の１個のクランク部４４を加え、周方向に隣接しているスロットから突出するコイル線材３０同士の干渉を避けるため、（３×２＋１）個のクランク部をターン部４２に形成することが望ましい。このように固定子コア１２の一方の軸方向側のコイルエンドでコイル線材３０に７個のクランク部を形成したことにより、コイルエンドの高さを低くし、コイルエンドの径方向の幅を小さくすることができる。

〔実施形態１〕
次に、実施形態１のコイル組立体２０の製造方法について説明する。図８及び図９は、実施形態１のコイル組立体２０の製造における編込み方法を示す説明図である。以下、図８及び図９を参照しつつ、コイル線材の編込み方法についてのみ説明する。なお、実施形態１において用いられる第１コイル線材３０Ａ及び第２コイル線材３０Ｂは、直線状の線材を型により成形することによって予め加工されているものであり、図５に示すコイル線材３０と同様の形状に形成されている。また、図８及び図９においては、第１及び第２コイル線材３０Ａ、３０Ｂの階段状に形成されている各ターン部の形状が直線状に簡易表記されている。

本実施形態の第１及び第２コイル線材３０Ａ、３０Ｂの編込み方法は、配置工程と、第１係合工程と、第２係合工程とを順次行うものである。まず、配置工程では、図８（Ａ）に示すように、第１コイル線材３０Ａと第２コイル線材３０Ｂとを軸線方向に対向させて第１コイル線材３０Ａの第１ターン部Ａ１と第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１が交差するように配置する。この場合、図８（Ａ）において、第１コイル線材３０Ａは左側に配置され、第２コイル線材３０Ｂは右側に配置されている。

第１コイル線材３０Ａの第１ターン部Ａ１は右端に位置しており、左端に向かって順番に第２ターン部Ａ２以降の各ターン部が続いている。第１コイル線材３０Ａの奇数番目のターン部Ａ１、Ａ３、…は下方に位置し、偶数番目のターン部Ａ２、Ａ４、…は上方に位置している。一方、第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１は左端に位置しており、右端に向かって順番に第２ターン部Ｂ２以降の各ターン部が続いている。第２コイル線材３０Ｂの奇数番目のターン部Ｂ１、Ｂ３、…は上方に位置し、偶数番目のターン部Ｂ２、Ｂ４、…は下方に位置している。第１コイル線材３０Ａの第１ターン部Ａ１と第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１は、図８（Ａ）において、第１ターン部Ｂ１の左半分の部分が第１ターン部Ａ１の右半分の部分を手前側から奥側へ乗り越える状態で交差している。

そして、次の第１係合工程では、図８（Ｂ）（Ｃ）に示すように、前進移動動作と回転動作と平行移動動作とからなる一連の係合動作を行うことによって、第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１を第１コイル線材３０Ａの第２ターン部Ａ２に係合させる。この場合、まず、図８（Ｂ）に示すように、第１コイル線材３０Ａに対して、第２コイル線材３０Ｂを軸線方向に沿って矢印Ｐ方向（左方向）へ前進移動させて前進移動動作を行う。これにより、第１コイル線材３０Ａの第１ターン部Ａ１と第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１との交差位置が、前進移動距離に応じて矢印Ｐ方向（左方向）へ移る。

その後、図８（Ｃ）に示すように、第１コイル線材３０Ａに対する、第２コイル線材３０Ｂの第１回転動作と平行移動動作と第２回転動作とを連続して行う。即ち、まず、第１コイル線材３０Ａの第１ターン部Ａ１に第１ターン部Ｂ１が係合している第２コイル線材３０Ｂを、第１ターン部Ｂ１（第１ターン部Ａ１）を支点として、矢印Ｐ方向に見て時計回りに略９０度回転させることにより第１回転動作を行う。続いて、第１コイル線材３０Ａの第１ターン部Ａ１（奇数番目のターン部側）から第２ターン部Ａ２（偶数番目のターン部側）へ、第２コイル線材３０Ｂを平行移動させることにより平行移動動作を行う。続いて、第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１（第２ターン部Ａ２）を支点として、第２コイル線材３０Ｂを矢印Ｐ方向に見て時計回りに約９０度回転させることにより第２回転動作を行う。これにより、第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１が第１コイル線材３０Ａの第２ターン部Ａ２に係合した状態になる。

そして、次の第２係合工程では、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１係合工程と同様の前進移動動作と回転動作と平行移動動作とからなる係合動作を行うことによって、第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１を第１コイル線材３０Ａの第３ターン部Ａ３に係合させる。即ち、図９（Ａ）に示すように、まず、第１コイル線材３０Ａに対して、第２コイル線材３０Ｂを軸線方向に沿って矢印Ｐ方向（左方向）へ前進移動させて前進移動動作を行う。これにより、第１コイル線材３０Ａの第２ターン部Ａ２と第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１との交差位置が、前進移動距離に応じて矢印Ｐ方向（左方向）へ移る。

その後、図９（Ｂ）に示すように、第１コイル線材３０Ａに対する、第２コイル線材３０Ｂの第１回転動作と平行移動動作と第２回転動作とを連続して行う。即ち、まず、第１コイル線材３０Ａの第２ターン部Ａ２に第１ターン部Ｂ１が係合している第２コイル線材３０Ｂを、第１ターン部Ｂ１（第２ターン部Ａ２）を支点として、矢印Ｐ方向に見て時計回りに略９０度回転させることにより第１回転動作を行う。続いて、第１コイル線材３０Ａの第２ターン部Ａ２（偶数番目のターン部側）から第３ターン部Ａ３（奇数番目のターン部側）へ、第２コイル線材３０Ｂを平行移動させることにより平行移動動作を行う。続いて、第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１（第３ターン部Ａ３）を支点として、第２コイル線材３０Ｂを矢印Ｐ方向に見て時計回りに約９０度回転させることにより第２回転動作を行う。これにより、第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１が第１コイル線材３０Ａの第３ターン部Ａ３に係合した状態になる。なお、この時、第２コイル線材３０Ｂの第３ターン部Ｂ３と第１コイル線材３０Ａの第１ターン部Ａ１とが係合している。

第２係合工程終了後、上記の第１係合工程及び第２係合工程を同様に繰り返して、第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１を第１コイル線材３０Ａの第４ターン部Ａ４以降の各ターン部に順次係合させることにより、第１コイル線材３０Ａ及び第２コイル線材３０Ｂの全長に亘って、対応するターン部同士の係合（編込み）が行われる。

なお、第２係合工程終了直後には、図９（Ｃ）に示すように、上記の第１係合工程の前進移動動作と同様に、第２コイル線材３０Ｂを軸線方向に沿って矢印Ｐ方向（左方向）へ前進移動させる前進移動動作が開始される。この時、第１コイル線材３０Ａの第４ターン部Ａ４は、第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１が次に係合するターン部であるので、前記の第２係合工程の終了直後に開始される第１係合工程では、第２ターン部と見なされる。

そして、第１コイル線材３０Ａ及び第２コイル線材３０Ｂの最終のターン部まで、対応するターン部同士の係合（編込み）が完了した後、第１コイル線材３０Ａと第２コイル線材３０Ｂを適宜回転及び平行移動させることにより、第１コイル線材３０Ａと第２コイル線材３０Ｂの対応するターン部同士が適切な状態で交差して重なり合うように調整して、本実施形態の編込み方法の全工程を終了する。

以上のように、本実施形態のコイル組立体２０の製造方法によれば、上記の配置工程、第１係合工程及び第２係合工程を有するため、複数のターン部が形成された第１及び第２コイル線材３０Ａ、３０Ｂの編込みを簡易に且つ確実に行うことができる。また、第１及び第２コイル線材３０Ａ、３０Ｂの編込みを行った後に、第１及び第２コイル線材３０Ａ、３０Ｂを変形させる工程を必要としないので、工数の増大や、第１及び第２コイル線材３０Ａ、３０Ｂの表面を被覆する絶縁被膜の損傷発生を回避することができる。

また、本実施形態においては、第１係合工程における第２コイル線材３０Ｂの平行移動動作は、第１コイル線材３０Ａの奇数番目のターン部Ａ１、Ａ３、…側から偶数番目のターン部Ａ２、Ａ４、…側へ平行移動するようにされ、第２係合工程における第２コイル線材３０Ｂの平行移動動作は、第１コイル線材３０Ａの偶数番目のターン部Ａ２、Ａ４、…側から奇数番目のターン部Ａ１、Ａ３、…側へ平行移動するようにされている。そのため、第２コイル線材３０Ｂの平行移動動作を、前進移動及び回転動作と関連付けて円滑に行うことが可能となるので、第１係合工程及び第２係合工程における係合動作を円滑に行うことが可能となる。

また、本実施形態の第１係合工程及び第２係合工程における係合動作は、前進移動動作と回転動作と平行移動動作をそれぞれ単独で行うようにしているため、第２コイル線材３０Ｂの前進移動動作、回転動作及び平行移動動作の各動作を確実に行わせることが可能となる。そのため、第１コイル線材３０Ａと第２コイル線材３０Ｂとの干渉を回避しつつ、それらの対応するターン部の係合をより確実に且つ安定して行うことができる。また、使用する編込み装置の構造を簡略化することができるため、低コスト化を図ることが可能となる。

なお、係合動作の前進移動動作と回転動作と平行移動動作を同時に行うようにすることも可能であり、この場合には、係合動作を高速化することが可能となるので、編込みの高速化を図ることができる。

また、本実施形態において用いられる第１及び第２コイル線材３０Ａ、３０Ｂは、略平行に並列配置されたスロット収容部４０と階段状に形成されたターン部４２との接続部が略直角に屈曲しているものであるため、スロット収容部４０同士の間隔をより広く設定することができる。そのため、第１係合工程及び第２係合工程における係合動作を行う際に、第１コイル線材３０Ａと第２コイル線材３０Ｂとの干渉を回避し易くすることができる。特に、多数のコイル線材の編込みを行う場合により有利になる。

さらに、第１及び第２コイル線材３０Ａ、３０Ｂは、奇数番目のターン部Ａ１、Ｂ１、…と偶数番目のターン部Ａ２、Ｂ２、…が、軸線周りの１８０度位相がずれた位置に交互に設けられたものが用いられるため、第１係合工程及び第２係合工程を容易に且つ確実に行うことが可能となる。そのため、第１コイル線材３０Ａと第２コイル線材３０Ｂの対応するターン部同士の編込みを簡易に且つ確実に行うことが可能となる。

また、第１及び第２コイル線材３０Ａ、３０Ｂは、各ターン部４２が複数のクランク部により階段状に形成されているものであるため、クランク部が設けられていない三角形状のターン部に比べて、ターン部４２の高さを低くすることできる。そのため、固定子コア１２の軸方向両側にそれぞれ軸方向外方へ突出した状態に形成されるターン部４２の突出高さを低くすることができる。

なお、本実施形態の配置工程では、第１コイル線材３０Ａの第１ターン部Ａ１と第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１が、図８（Ａ）に示す状態で交差するように配置されているため、次の第１係合工程は、図８（Ｂ）に示す前進移動動作から開始される。しかし、配置工程で、第１コイル線材３０Ａの第１ターン部Ａ１と第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１が、図８（Ｂ）に示す状態で交差するように配置されている場合には、図８（Ｂ）に示す前進移動動作が完了した状態であるので、次に行われる第１係合工程は、図８（Ｃ）に示す第２コイル線材３０Ｂの第１回転動作から開始される。

また、本実施形態の編込み方法により作製された編込み済みコイル線材は、上述した編込み方法における第１及び第２コイル線材３０Ａ、３０Ｂとして用いることにより、多数本のコイル線材を編み込で形成されるコイル組立体を作製することができる。例えば、１２本のコイル線材を編み込む場合には、上述の編込み方法により、２本のコイル線材３０を編み込んで形成した２組の編込み済みコイル線材を、上述の編込み方法により編み込んで、４本のコイル線材３０が編み込まれた編込み済みコイル線材を作製する。

そして、その４本のコイル線材３０からなる２組の編込み済みコイル線材を、さらに上述の編込み方法により編み込んで、８本のコイル線材３０が編み込まれた編込み済みコイル線材を作製する。そして、８本のコイル線材３０が編み込まれた編込み済みコイル線材と、別の４本のコイル線材３０が編み込まれた編込み済みコイル線材とを、上述の編込み方法で編み込むことにより、１２本のコイル線材３０の編み込みが完了する。そして、各コイル線材３０の端部を複数個所で接合すると共に、全体をドーナツ状に成形することによって図３に示すようなコイル組立体２０が完成する。

本実施形態のコイル組立体２０の製造方法は、第１及び第２コイル線材３０Ａ、３０Ｂとして、複数のコイル線材３０が編み込まれた編込み済みコイル線材を用いて編込みを行うことにより、４本以上のコイル線材３０の編込みを行うことができる。これにより、多数本のコイル線材３０が編み込まれることにより製造されるコイル組立体を簡易に製造することができる。

〔実施形態２〕
次に、実施形態２のコイル組立体２０の製造方法について説明する。図１０及び図１１は、実施形態２のコイル組立体２０の製造における編込み方法を示す説明図である。以下、図１０及び図１１を参照しつつ、コイル線材の編込み方法についてのみ説明する。なお、実施形態２において用いられる第１コイル線材３０Ａ及び第２コイル線材３０Ｂは、実施形態１と同じものである。また、図１０及び図１１においては、第１及び第２コイル線材３０Ａ、３０Ｂの階段状に形成されている各ターン部の形状が直線状に簡易表記されている。

本実施形態の第１及び第２コイル線材３０Ａ、３０Ｂの編込み方法は、配置工程と、第１係合工程と、第２係合工程とを順次行うものである。本実施形態の配置工程は、図１０（Ａ）に示すように、第１コイル線材３０Ａと第２コイル線材３０Ｂとを軸線方向に対向させて第１コイル線材３０Ａの第１ターン部Ａ１と第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１が交差するように配置するものであり、実施形態１の配置工程と同一であるので詳しい説明は省略する。

そして、次の第１係合工程では、図１０（Ｂ）（Ｃ）、図１１（Ａ）に示すように、前進移動動作と回転動作と平行移動動作とからなる一連の係合動作を行うことによって、第２コイル線材３０Ｂの第２ターン部Ｂ２を第１コイル線材３０Ａの第１ターン部Ａ１に係合させる。この場合、まず、図１０（Ｂ）に示すように、第１コイル線材３０Ａに対して、第２コイル線材３０Ｂを軸線方向に沿って矢印Ｐ方向（左方向）へ前進移動させる前進移動動作と、第２コイル線材３０Ｂを第１ターン部Ｂ１（第１ターン部Ａ１）を支点として、矢印Ｐ方向に見て時計回りに略９０度回転させる回転動作とを同時に行う。これにより、第１コイル線材３０Ａに対して第２コイル線材３０Ｂが９０度の角度となる姿勢に変化し、第１コイル線材３０Ａの第１ターン部Ａ１と第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１との交差位置が、前進移動距離に応じて矢印Ｐ方向（左方向）へ移る。

その後、図１０（Ｃ）に示すように、第１コイル線材３０Ａに対して、第２コイル線材３０Ｂが平行移動する平行移動動作を行う。この場合、実施形態１とは異なり、第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１（奇数番目のターン部側）から第２ターン部Ｂ２（偶数番目のターン部側）へ第２コイル線材３０Ｂが平行移動する。

続いて、図１１（Ａ）に示すように、第１コイル線材３０Ａに対して、第２コイル線材３０Ｂが軸線周りに回転する回転移動動作を行う。この場合には、第２コイル線材３０Ｂの第２ターン部Ｂ２（第１ターン部Ａ１）を支点として、第２コイル線材３０Ｂが矢印Ｐ方向に見て時計回りに約９０度回転する。これにより、第２コイル線材３０Ｂの第２ターン部Ｂ２が第１コイル線材３０Ａの第１ターン部Ａ１に係合した状態になる。

そして、次の第２係合工程では、図１１（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）に示すように、第１係合工程と同様の前進移動動作と回転動作と平行移動動作とからなる係合動作を行うことによって、第２コイル線材３０Ｂの第３ターン部Ｂ３を第１コイル線材３０Ａの第１ターン部Ａ１に係合させる。この場合には、図１１（Ｂ）に示すように、第１コイル線材３０Ａに対して、第２コイル線材３０Ｂを軸線方向に沿って矢印Ｐ方向（左方向）へ前進移動させる前進移動動作と、第１ターン部Ｂ１（第１ターン部Ａ１）を支点として、矢印Ｐ方向に見て時計回りに略９０度第２コイル線材３０Ｂを回転させる回転動作とを同時に行う。これにより、第１コイル線材３０Ａに対して第２コイル線材３０Ｂが９０度の角度となる姿勢に変化し、第１コイル線材３０Ａの第１ターン部Ａ１と第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１との交差位置が、前進移動距離に応じて矢印Ｐ方向（左方向）へ移る。

その後、図１１（Ｃ）に示すように、第１コイル線材３０Ａに対して、第２コイル線材３０Ｂが平行移動する平行移動動作を行う。この場合には、第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１（奇数番目のターン部側）から第２ターン部Ｂ２（偶数番目のターン部側）へ第２コイル線材３０Ｂが平行移動する。

続いて、図１１（Ｄ）に示すように、第１コイル線材３０Ａに対して、第２コイル線材３０Ｂが軸線周りに回転する回転移動を行う。この場合には、第２コイル線材３０Ｂの第２ターン部Ｂ２（第１ターン部Ａ１）を支点として、第２コイル線材３０Ｂが矢印Ｐ方向に見て時計回りに約９０度回転する。これにより、第２コイル線材３０Ｂの第３ターン部Ｂ３が第１コイル線材３０Ａの第１ターン部Ａ１に係合した状態になる。なお、この時、第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１と第１コイル線材３０Ａの第３ターン部Ａ３とが係合している。

本実施形態の場合にも、第２係合工程終了後に、上記の第１係合工程及び第２係合工程を同様に繰り返して行い、第２コイル線材３０Ｂの第１ターン部Ｂ１を第１コイル線材３０Ａの第４ターン部Ａ４以降の各ターン部に順次係合させる。これにより、実施形態１と同様に、第１コイル線材３０Ａ及び第２コイル線材３０Ｂの全長に亘って、対応するターン部同士の係合（編込み）が行われる。

そして、第１コイル線材３０Ａ及び第２コイル線材３０Ｂの最終のターン部まで、対応するターン部同士の係合（編込み）が完了した後、第１コイル線材３０Ａと第２コイル線材３０Ｂを適宜回転及び平行移動させることにより、第１コイル線材３０Ａと第２コイル線材３０Ｂの対応するターン部同士が適切な状態で交差して重なり合うように調整して、本実施形態の編込み方法の全工程を終了する。

以上のように、本実施形態のコイル組立体２０の製造方法によれば、上記の配置工程、第１係合工程及び第２係合工程を有するため、第１及び第２コイル線材３０Ａ、３０Ｂの編込みを簡易に且つ確実に行うことができる。また、第１及び第２コイル線材３０Ａ、３０Ｂの編込みを行った後に、第１及び第２コイル線材３０Ａ、３０Ｂを変形させる工程を必要としないので、工数の増大や、第１及び第２コイル線材３０Ａ、３０Ｂの表面を被覆する絶縁被膜の損傷発生を回避することができるなど、実施形態１の場合と同様の効果を得ることができる。

特に、本実施形態においては、第１係合工程における第２コイル線材３０Ｂの平行移動動作は、第２コイル線材３０Ｂの奇数番目のターン部Ｂ１、Ｂ３、…側から偶数番目のターン部Ｂ２、Ｂ４、…側へ第２コイル線材３０Ｂを平行移動するようにされ、第２係合工程における第２コイル線材３０Ｂの平行移動動作は、第２コイル線材３０Ｂの偶数番目のターン部Ｂ２、Ｂ４、…側から奇数番目のターン部Ｂ１、Ｂ３、…側へ平行移動するようにされている。そのため、第１コイル線材３０Ａの奇数番目のターン部Ａ１、Ａ３、…側のみで、第２コイル線材３０Ｂが前進動作、平行移動動作及び回転動作を行うこととなるため、第２コイル線材３０Ｂの移動距離が短縮される。そのため、第１コイル線材３０Ａと第２コイル線材３０Ｂの対応するターン部同士の係合動作を高速化することができるので、編込みの高速化を図ることができる。

（Ａ）は本発明の一実施形態の方法によって製造されるコイル組立体を適用した回転電機の固定子の外観を示す斜視図であり、（Ｂ）は固定子を側方から見た図である。 固定子の一部分を拡大して示す斜視図である。 コイル組立体の外観を示す斜視図である。 コイル組立体のコイルエンド部を示す正面図である。 コイル線材の全体形状を示す正面図である。 コイル線材の断面図である。 コイル線材のターン部の形状を示す斜視図である。 本発明の実施形態１におけるコイル組立体の製造方法を示す説明図であり、（Ａ）は配置工程を示し、（Ｂ）（Ｃ）は第１回転工程を示す。 本発明の実施形態１におけるコイル組立体の製造方法を示す説明図であり、（Ａ）（Ｂ）は第２回転工程を示し、（Ｃ）は後続の回転工程を示す。 本発明の実施形態２におけるコイル組立体の製造方法を示す説明図であり、（Ａ）は配置工程を示し、（Ｂ）（Ｃ）は第１回転工程を示す。 本発明の実施形態２におけるコイル組立体の製造方法を示す説明図であり、（Ａ）（Ｂ）は第２回転工程を示し、（Ｃ）は後続の回転工程を示す。

符号の説明

１２…固定子コア
１４、１５…スロット
２０…コイル組立体
３０…コイル線材
３０Ａ…第１コイル線材
３０Ｂ…第２コイル線材
Ａ１、Ｂ１…第１ターン部
Ａ２、Ｂ２…第２ターン部
Ａ３、Ｂ３…第３ターン部
Ａ４、Ｂ４…第４ターン部
４０…スロット収容部
４２…ターン部

Claims (11)

1. 複数のターン部が形成された複数のコイル線材を互いに編込んで回転電機のコイル組立体を製造する方法であって、
   第１コイル線材と第２コイル線材とを軸線方向に対向させて前記第１コイル線材の第１ターン部と前記第２コイル線材の第１ターン部が交差するように配置する配置工程と、
   前記第１コイル線材に対して、前記第２コイル線材が前記軸線方向に沿って前進移動する前進移動動作と、前記第２コイル線材が軸線周りに回転する回転動作と、前記第２コイル線材が平行移動する平行移動動作とからなる係合動作を行うことによって、前記第１コイル線材及び前記第２コイル線材のいずれか一方の前記第１ターン部をいずれか他方の第２ターン部に係合させる第１係合工程と、
   前記係合動作を行うことによって、前記いずれか一方の前記第１ターン部を前記いずれか他方の第３ターン部に係合させる第２係合工程と、
   を有することを特徴とする回転電機のコイル組立体製造方法。
2. 前記第１係合工程及び前記第２係合工程において、前記前進移動動作と前記回転動作と前記平行移動動作がそれぞれ単独で行われることを特徴とする請求項１に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
3. 前記第１係合工程及び前記第２係合工程において、前記前進移動動作と前記回転動作と前記平行移動動作が同時に行われることを特徴とする請求項１に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
4. 前記第１係合工程における前記平行移動動作は、前記第１コイル線材の奇数番目のターン部側から偶数番目のターン部側へ前記第２コイル線材を平行移動するものであり、前記第２係合工程における前記平行移動動作は、前記第１コイル線材の偶数番目のターン部側から奇数番目のターン部側へ前記第２コイル線材を平行移動するものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
5. 前記第１係合工程における前記平行移動動作は、前記第２コイル線材の奇数番目のターン部側から偶数番目のターン部側へ前記第２コイル線材を平行移動するものであり、前記第２係合工程における前記平行移動動作は、前記第２コイル線材の偶数番目のターン部側から奇数番目のターン部側へ前記第２コイル線材を平行移動するものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
6. 前記第２係合工程終了後、前記第１係合工程及び前記第２係合工程を同様に繰り返して前記第２コイル線材の前記第１ターン部と前記第２コイル線材の第４ターン部以降の各ターン部との係合を順次行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
7. 前記第１及び第２コイル線材として、固定子コアのスロットの内部に設置される複数のスロット収容部と、前記スロットの外部に配置され、周方向に異なる前記スロットに設置されている前記スロット収容部同士を接続する複数の前記ターン部とを有するものが用いられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
8. 前記スロット収容部と前記ターン部との接続部は屈曲していることを特徴とする請求項７に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
9. 各前記コイル線材として、奇数番目のターン部と偶数番目のターン部が、軸線周りの１８０度位相がずれた位置に交互に設けられたものが用いられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
10. 各前記ターン部は、複数のクランク部により階段状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の回転電機のコイル組立体製造方法により作製された第１編込み済みコイル線材と第２編込み済みコイル線材とを軸線方向に対向させて前記第１編込み済みコイル線材の第１ターン部と前記第２編込み済みコイル線材の第１ターン部が交差するように配置する配置工程と、
    前記第１編込み済みコイル線材に対して、前記第２編込み済みコイル線材が前記軸線方向に沿って前進移動する前進移動動作と、前記第２編込み済みコイル線材が軸線周りに回転する回転動作と、前記第２編込み済みコイル線材が平行移動する平行移動動作とからなる係合動作を行うことによって、前記第１編込み済みコイル線材及び前記第２編込み済みコイル線材のいずれか一方の前記第１ターン部をいずれか他方の第２ターン部に係合させる第１係合工程と、
    前記係合動作を行うことによって、前記いずれか一方の前記第１ターン部を前記いずれか他方の第３ターン部に係合させる第２係合工程と、
    を有することを特徴とする回転電機のコイル組立体製造方法。

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