JP2010239722A - 回転電機及びコイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】略四角線で構成したコイルの端末線の引き回しと皮膜の除去を容易にし、略四角線のコイルによって高性能化した回転電機の生産性を向上しつつ、コイル本体の絶縁性能も向上する。
【解決手段】略四角断面の皮膜付電線を用いて回転電機のステータ用コイルを巻回し、巻胴部から出た端末線の一部を型によって略丸断面、もしくはｎ角断面に成形する。そして、略丸断面，ｎ角断面に成形された部位において曲げ成形や皮膜の除去を行うものである。
【選択図】 図５

Description

本発明は、モータや発電機などの回転電機及びコイルの製造方法に関する。

地球温暖化防止を目的としたＣＯ₂排出の規制強化や、化石燃料の枯渇に伴う省エネルギーの社会的要請に伴い、モータや発電機など、エネルギーの変換機関である回転機の高効率化が強く求められている。また、自動車やクリーナーなどの移動体に搭載する用途の拡大により、回転電機の小型化のニーズも高まっている。

小型で高効率の回転電機を得るため、近年ではステータに組み込むコイルの素材に皮膜付きの略四角線を採用する動きがある。例えば、ハイブリッド電気自動車用の駆動用モータの一部では、ステータコアをティース毎に分割する構造に加えて、皮膜付きの平角エナメル線の集中巻コイルを採用している。これにより、従来の丸線のコイルを用いたモータと比べて大幅な小型化と高効率化を達成している。

しかし、四角線のコイルは、端末線の引き回しや接合部の皮膜の除去が困難になり、生産性が低下するという問題があった（例えば特許文献１，２参照）。

また、スロット占積率を向上する方策として、皮膜付き丸線を略四角断面に成形しながらコイルを巻回することが知られている（例えば特許文献３参照）。しかしこれは、コイル本体の電線に断面成形と巻回の２つの加工が加わるために皮膜のダメージが大きく、絶縁性能が低下するという問題点がある

特開２０００−２４５０９２号公報 特開２００３−２４４９０６号公報 特開２００１−１６９４９２号公報

上記に鑑み本発明は、略四角線で構成したコイルの端末線の引き回しと皮膜の除去を容易にし、略四角線のコイルによって高性能化した回転電機の生産性を向上しつつ、コイル本体の絶縁性能も向上することを目的とする。

本発明は、略四角断面の皮膜付電線を用いて回転電機のステータ用コイルを巻回し、巻胴部から出た端末線の一部を型によって略丸断面、もしくはｎ角断面に成形する。そして、略丸断面，ｎ角断面に成形された部位において曲げ成形や皮膜の除去を行う。

本発明によれば、略四角線で構成したコイルの端末線の引き回しと皮膜の除去を容易にし、略四角線のコイルによって高性能化した回転電機の生産性を向上しつつ、コイル本体の絶縁性能も向上することができる。

本発明の一実施形態をなすＴ形分割コアステータの構造を示す図である。 本発明の一実施形態をなすステータコアに結線板を搭載したステータ構造を示す図である。 本発明の一実施形態をなすコイルの略四角線化を示す図。 本発明の一実施形態をなす略四角線の皮膜を回転式のストリッパーで除去した状態を示す。 本発明の一実施形態をなす略四角線コイルの端末線の丸断面成形を説明する図。 本発明の一実施形態をなす曲げ成形部の前後で端末線を丸断面成形した図。 本発明の一実施形態をなす２分割の成形型の図である。 本発明の一実施形態をなす略四角線の端末線の接続部を丸断面に成形した図である。 本発明の一実施形態をなす分布巻コイルを示す。

以下、本発明の実施形態を、分割コアを用いた集中巻のステータを例にとって説明する。この実施形態は、皮膜付きの略四角線を巻回したコイルを有するステータを持つ回転電機に関するものである。

図１に、Ｔ形の分割コアを用いたステータの構造を示す。ステータコアは、ティース毎にバックヨーク部で分割されている。このコアブロック１の積層方向の上下から２分割の樹脂製ボビン２を組み付け、コアブロック１と一体となったボビンにコイル３を巻線する。そして、巻線をした複数のコアブロック１を環状に並べ、ハウジング４に圧入して環状一体のステータを得る。或いは、コアブロックの外周の分割部を溶接して環状一体にする方法もある。次に、ステータに組み込まれた各コイルの端末線を結線し、回転磁界を構成する回路を構成する。広く用いられている方法として、図２に示すように樹脂製の環状部品５に接続用の導体６を配置した結線板７を、ステータ８のコイルエンド上部に取り付け、結線板７の底面に設けた穴を通してコイルの端末線を板上に引き出し、接続用の導体６と電気的に接続する（ＴＩＧ溶接，熱かしめ，半田など）。

ここで、回転電機を小型で高効率にするために、ステータのスロット内の導体密度を向上する手段として、図３に示すように、コイル３の素材電線を皮膜付きの丸線９から皮膜付きの略四角線１０に変更する方法が有効である。しかし、コイルの素材を丸線から略四角線に変更すると、次の問題点が生じる。
（１）コイルの巻き終わり位置と結線板の穴の位置が一致しない場合、結線板の下面で端末線を曲げ成形して、結線板の穴の下から真っ直ぐに立ち上がった形状にする。丸線は曲げ成形の方向性がないので、端末線の成形が容易だが、略四角線は曲げ易い方向が限られるため、人手でも自動機でも引き回しが難しくなる。
（２）コイルの端末を溶接するためには、絶縁皮膜１１を除去する必要がある。丸線の場合、回転式のストリッパーで皮膜を均一に除去できるが、略四角線の場合は図４に示すように電流の経路である電線の導体部１２の肉も除去してしまう。このため、電気抵抗の増加や溶接の強度不足を招いてしまう。また、これを防ぐために４つの面の皮膜をグラインダーなどで除去しようとすると、生産性が著しく悪くなる。

先ず、（１）の曲げ成形の問題を解決するため、本実施形態では、図５に示すように、皮膜付きの略四角線１０をコイルに巻回した後、コイルの巻胴部からみて最初に屈曲させる部位より手前（図中のＡ部）から端末線１３の断面を略丸断面に成形する。端末線１３が長く、全領域での丸断面成形が困難な場合は、図６に示すように、曲げ成形を施す部位１４の両側を略丸断面に成形する。成形には図７に示すような２分割の型１５を用いる。以上のように、端末線を曲げ成形する部位を略丸断面にして方向性をなくすことで、曲げ成形が容易になる。ここで、圧縮成形を施すことで、基の略四角断面部よりも略丸断面部の方が断面積は小さくなる。背景技術で述べたコイルは、丸線を略四角断面に成形するため、丸四角断面部の方が丸断面部よりも断面積が小さくなり、本実施形態とは形状が異なる。

次に、（２）の皮膜の除去の問題を解決するため、巻胴部からみて他の導電部材と接合する部位の手前から端末線１３の断面形状を略丸断面に成形する。成形の手段は、先に述べた分割型を用いる。端末線の皮膜をはく離する部分が略丸断面になるため、図８に示すように、回転式のストリッパーを使って導体を大きく削り取らずに効率よく皮膜の除去ができる。

今までの説明では、曲げ成形部，皮膜の除去部の両方とも略丸断面に成形すると説明してきたが、ｎ＞４のｎ角形、例えば八角形などに成形しても、略四角線のままよりは成形性，皮膜除去性の両者とも改善することができる。また、今までの説明では集中巻のコイルを用いて説明したが、図９に示すように、結線板を用いない分布巻のコイルでも同様の効果を得ることができる。

１ Ｔ形分割コアのコアブロック
２ ボビン
３ コイル
４ ハウジング
５ 樹脂製の環状部品
６ 接続用の導体
７ 結線板
８ ステータ
９ 丸線
１０ 略四角線
１１ 電線の絶縁皮膜
１２ 電線の導体部
１３ 端末線
１４ 端末線の曲げ成形部
１５ ２分割成形型
１６ 皮膜付き略四角線を用いたコイル

Claims (10)

1. 略四角断面の皮膜付電線を用いてコイルが巻回され、該コイルの端末線が少なくとも一つ以上の屈曲部を有し、コイルの巻胴部からみて最初の屈曲部の手前から端末線の断面が略丸断面に成形されているステータを有する回転電機。
2. 請求項１記載の回転電機であって、
   略四角断面部よりも略丸断面部の面積が小さい回転電機。
3. 略四角断面の皮膜付電線を用いてコイルが巻回され、該コイルの端末線が少なくとも一つ以上の屈曲部を有し、各屈曲部の前後の断面が略丸断面に成形されている回転電機。
4. 略四角断面の皮膜付電線を用いてコイルが巻回され、該コイルの端末線が、巻胴部からみて他の導電部材と接合する部位の手前から、断面が略丸断面に成形されている回転電機。
5. 略四角断面の皮膜付電線を用いてコイルが巻回され、該コイルの端末線が少なくとも一つ以上の屈曲部を有し、コイルの巻胴部からみて最初の屈曲部の手前から端末線の断面がｎ＞４の略ｎ角形に成形されている回転電機。
6. 請求項５記載の回転電機であって、
   略四角断面部よりも略ｎ角形断面部の面積が小さいことを特徴とするステータを持つ回転電機。
7. 略四角断面の皮膜付電線を用いてコイルが巻回され、該コイルの端末線が少なくとも一つ以上の屈曲部を有し、各屈曲部の前後の断面がｎ＞４の略ｎ角形に成形されているステータを有する回転電機。
8. 略四角断面の皮膜付電線を用いてコイルが巻回され、該コイルの端末線が、巻胴部からみて他の導電部材と接合する部位の手前から、断面がｎ＞４の略ｎ角断面に成形されているステータを有する回転電機。
9. 皮膜付きの四角線をコイル状に巻回した後、型を用いて端末部分を圧縮成形し、断面形状を略丸断面やｎ角断面に塑性変形するコイルの製造方法。
10. 皮膜付きの四角線をコイル状に巻回した後、電線の周方向に分割された型を用いて端末部分を圧縮成形し、断面形状を略丸断面やｎ角断面に塑性変形するコイルの製造方法。

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