JP2011160572A - 回転電機のステータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルエンドがステータの径方向に折り曲げられた形状のコイルの巻線の引き出し部を他のコイルや端子に結線する作業を行い易くする。
【解決手段】分布巻き、かつ同心巻きとなるように組み込まれる３相の成形コイルとして、コイルエンド３１がステータ１０の径方向に折り曲げられた形状のコイルエンド折り曲げ成形コイルと、コイルエンド４１がステータ１０の径方向に折り曲げられていない形状のコイルエンド非折り曲げ成形コイルとを使用する。そして、コイルエンド折り曲げ成形コイルはα巻で巻線の巻き付けを行った後にコイルエンド３１の折り曲げ成形を行って形成し、各成形コイルを、コイルエンド３１，４１が干渉しないように、順にスロット１４に挿入してステータコア１１に組み付ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機のステータの製造方法に関する。

Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルが分布巻き、かつ３相同心巻きで構成された電動機において、コイルの占積率の向上及びコイルエンドの損失低減による効率向上のため、各相のコイルのうち一部のコイルを、そのコイルエンドがステータの径方向に折り曲げられた形状としたもの及びそのステータの製造方法が提案されている（特許文献１参照。）。特許文献１に記載のステータの製造方法では、コイルエンドがステータの径方向に折り曲げられた形状のコイルを形成する場合、まず、図１０（ａ）に示すように、断面円形のエナメル線７１の巻始点をガイド７２ａを備える巻枠７２に固定した状態とする。この状態から、巻枠７２を図中Ｚ軸回りに時計方向（矢印方向）に１８０度回転することにより図１０（ｂ）に示す状態となる。このとき、エナメル線７１は、Ｚ軸に垂直な方向にガイドされている。次に巻枠７２をＸ軸回りに時計方向（矢印方向）に９０度回転することにより図１０（ｃ）の状態となる。ここで、巻かれたコイルエンドを整列させるため、軸中心方向に巻枠７２に沿ってエナメル線を整形する。さらに、巻枠７２をＸ軸回りに時計方向（矢印方向）に９０度回転することにより図１０（ｄ）の状態となる。ここまでで、１／２のターンが終了する。この時点で前記コイルエンドの整形を行っても構わない。この図１０（ａ）〜（ｄ）の動作を繰り返し行い、所定の巻回数分回転させ、巻線が完了となる。そして、コイルの占積率を向上させるため、ステータのスロットに挿入される部分を断面矩形状に加圧成形する。例えば、導体径２．４ｍｍのエナメル線を加圧成形して幅２．６ｍｍの略四角形状にしたものが例示されている。

特許第３５１４９３９号公報

ところが、特許文献１の製造方法では、コイルは、巻線の一端を巻き始めとして巻き付けが行われるため、完成したコイルは、巻き始め部が複数段巻き重ねられた巻線の積層底部に存在すると、巻き終わり部が巻線の積層頂部に存在する状態になる。そのため、コイルエンドがステータの径方向に折り曲げられた形状のコイルでは、コイルをステータコアに組み付けた状態において、巻線の巻き始め部及び巻き終わり部を他のコイルや端子に結線する作業が行い難い。

また、特許文献１の製造方法では、コイルを形成する際、エナメル線７１が巻き付けられる巻枠７２をＺ軸回りに回転させる操作と、Ｘ軸回りに回転させる操作とを行う。そのため、円形断面のエナメル線７１では支障なく巻き付けを行うことができるが、断面円形の巻線ではなく平角線を巻線に使用すると、平角線の巻き付けを厚さ方向だけでなく、幅方向にも行う必要があり、巻き付けが難しいという問題がある。そのため、断面円形のエナメル線を巻枠７２に巻き付けてコイル形成した後、断面円形のエナメル線を加圧成形して断面形状を略四角形状に変形させてコイルの占積率を向上させているので、エナメル線の絶縁被膜が伸びて薄くなり、絶縁性が低下する虞がある。絶縁被膜が薄くなって絶縁性が低下するのを防止するためには、予めエナメル線７１の絶縁被膜を厚くしなければならないという問題もある。

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、コイルエンド同士の干渉を避けることができるとともに、コイルエンドがステータの径方向に折り曲げられた形状のコイルの巻線の引き出し部を他のコイルや端子に結線する作業が行い易い回転電機のステータの製造方法を提供することにある。また、他の目的は、コイルの巻線に平角線を使用しても巻き付けを容易に行うことができ、巻線の断面形状を変形させずにコイルの占積率の向上を図ることができる回転電機のステータの製造方法を提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、環状をなし、内周に沿って内周に開口するスロットが複数配列されたステータコアと、前記ステータコアにおける前記複数のスロットに複数相のコイルが分布巻き、かつ同心巻きとなるように組み込まれた回転電機のステータの製造方法である。前記複数相のコイルとして、コイルエンドがステータの径方向に折り曲げられた形状のコイルエンド折り曲げ成形コイルと、コイルエンドがステータの径方向に折り曲げられていない形状のコイルエンド非折り曲げ成形コイルとを使用する。そして、前記コイルエンド折り曲げ成形コイルはα巻で巻線の巻き付けを行った後にコイルエンドの折り曲げ成形を行って形成し、前記各成形コイルを、コイルエンドが干渉しないように、順にスロットに挿入してステータコアに組み付ける。ここで、「成形コイル」とは、ステータコアに組み付けられる状態に巻線の巻き付け及び成形が完了した状態のコイルを意味する。また、コイルエンド非折り曲げ成形コイルは、巻線の積層方向が全周で同じで、一周分の巻線が同一面上に存在する状態の成形コイルを意味する。そして、コイルエンド折り曲げ成形コイルは、巻線の積層方向が径方向になる箇所と、軸方向になる箇所と、両者の間に存在して積層方向が変化する箇所とが存在するとともに一周分の巻線が同一面から逸脱する状態の成形コイルを意味する。

この発明では、複数相のコイルを成形コイルの状態で分布巻き、かつ同心巻きとなるようにステータコアに組み込み、コイルエンド同士の干渉を避けるために一部の成形コイルとして、そのコイルエンドがステータの径方向に折り曲げられた形状のコイルエンド折り曲げ成形コイルを使用する。そして、コイルエンド折り曲げ成形コイルの巻線はα巻で巻き付けが行われるため、巻線の巻き始め部及び巻き終わり部を、共に複数段巻き重ねられた巻線の積層底部側あるいは積層頂部側に存在する状態にすることができる。そのため、コイルエンド折り曲げ成形コイルをステータコアに組み付けた状態において、巻線の巻き始め部及び巻き終わり部を他のコイルや端子に結線する作業が行い易い。また、コイルの巻線に平角線を使用しても巻き付けを容易に行うことができ、巻線の断面形状を変形させずにコイルの占積率の向上を図ることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記各成形コイルの巻線として平角線を使用する。この発明では、断面円形の巻線に比べてコイルの占積率の向上を図ることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記コイルエンド折り曲げ成形コイルは、その巻線の両引き出し部がステータの内径側に位置する状態に形成され、引き出し部の結線をステータの内径側で行う。ここで、「巻線の引き出し部」とは、コイル状に巻き付けられた巻線の端部で、結線のためにコイルの部分から離れた状態にある部分を意味する。この発明では、コイルエンド曲げ成形コイルがステータコアに組み付けられた状態において、その巻線の両引き出し部がステータの外径側に位置する状態に形成された場合に比べて、コイルエンド曲げ成形コイルの引き出し部の結線作業がより容易になる。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の発明において、前記コイルエンド折り曲げ成形コイルは、巻線の巻き付けはフラットワイズで行い、コイルエンドの折り曲げ成形はエッジワイズで曲げ加工を行う。ここで、「フラットワイズでの巻き付け」とは、平角線の幅方向の面が巻き付け面になる状態で巻線の巻き付けを行うことを意味する。また、「エッジワイズで曲げ加工を行う」とは、平角線の幅方と直交する面が曲げ面となるように曲げ加工を行うことを意味する。

この発明では、平角線の巻き付けを平角線の幅方向と直交する面が巻き付け面になる状態で巻線の巻き付けを行い、コイルエンドの折り曲げ成形は、平角線の幅方向の面が曲げ面となるように曲げ加工を行う場合に比べて、コイルエンド折り曲げ成形コイルを容易に形成することができる。

本発明によれば、コイルエンド同士の干渉を避けることができるとともに、コイルエンドがステータの径方向に折り曲げられた形状のコイルの巻線の巻き始め部及び巻き終わり部を他のコイルや端子に結線する作業が行い易い。また、コイルの巻線に平角線を使用しても巻き付けを容易に行うことができ、巻線の断面形状を変化せずにコイルの占積率の向上を図ることができる。

一実施形態のステータを示す斜視図。 （ａ）はステータコアの部分斜視図、（ｂ）は分割ティースの斜視図、（ｃ）はスロット内のコイル（巻線）の配置状態を示す模式断面図。 各コイルの端末の結線状態を示すステータの平面図。 （ａ）はアウターコイルの斜視図、（ｂ）はインナーコイルの斜視図。 （ａ），（ｂ），（ｃ）はα巻により巻線を巻き付ける手順を示す模式斜視図。 （ａ）は曲げ加工前のアウターコイルの平面図、（ｂ）はインナーコイルの巻線の巻き付けに使用する巻型の模式斜視図。 （ａ）はステータコアにアウターコイルを組み付けた状態を示す斜視図、（ｂ）はアウターコイル同士の間に分割ティースを装着した状態を示す斜視図。 （ａ）はインナーコイルを組み付けた状態を示す斜視図、（ｂ）はインナーコイル同士の間に分割ティースを装着した状態を示す斜視図。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ別の実施形態のステータの半分を示す概略平面図。 （ａ）〜（ｄ）従来技術のＵ相コイルの巻き付け方法を示す斜視図。

以下、本発明をＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相のコイルが組み込まれたステータに具体化した一実施形態を図１〜図８にしたがって説明する。
図１及び図２に示すように、回転電機のステータ１０は、環状のステータコア１１と、ステータコア１１の内周に複数配列された固定ティース１２及び分割ティース１３と、スロット１４に組み込まれた３相のアウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ及びインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗとからなる。３相のコイル、即ちアウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ及びインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗは、分布巻き、かつ同心巻きとなるようにスロット１４に組み込まれている。なお、アウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗとは、そのコイルエンド３１の渡り部３１ｂがインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗのコイルエンド４１の渡り部４１ｂよりステータコア１１の外周側に位置する状態にスロット１４に組み込まれるコイルのことである。

固定ティース１２と分割ティース１３とは交互に配置され、ステータコア１１の周方向に隣り合う固定ティース１２と分割ティース１３との間に、平面視略矩形状のスロット１４が区画された状態になっている。固定ティース１２と分割ティース１３の各個数は１２個であり、スロット１４の個数は２４個である。スロット１４は、ステータコア１１の周方向に等ピッチで配列されている。

図２（ａ）及び図３に示すように、各固定ティース１２は、ステータコア１１の内周側にステータコア１１の中心に向かって延びるように一体成形されている。ステータコア１１の内周側において、隣り合う固定ティース１２の中間位置には、係止凸部１１ａが突設されている。係止凸部１１ａはステータコア１１の内周面からステータコア１１の中心に向かうに従い徐々に拡幅するテーパ状に形成されている。ステータコア１１は、磁性体（鋼板）製の複数枚のコア板を積層して構成されている。

図２（ｂ）に示すように、分割ティース１３は、外形形状が固定ティース１２と同じに形成され、基端面には、係止凸部１１ａと嵌合可能な係止凹部１３ａが形成されている。図１及び図３に示すように、分割ティース１３は、係止凹部１３ａがステータコア１１の係止凸部１１ａに嵌合することにより、ステータコア１１に装着されている。そして、この装着状態において、ステータコア１１の周方向に隣り合う固定ティース１２と分割ティース１３との間には平面視略矩形状のスロット１４が区画された状態になっている。

アウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗとしては、Ｕ相のアウターコイル３０Ｕ、Ｖ相のアウターコイル３０Ｖ、及びＷ相のアウターコイル３０Ｗがそれぞれを２つずつ存在する。そして、アウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗは、それら全て（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相）が、ステータコア１１の中心を中心とする一つの円周上に存在するように配置されている。アウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗは、それぞれ、１個の分割ティース１３を間に挟んだ２個の固定ティース１２を跨ぐように、２個のスロット１４に挿入された状態で、ステータコア１１に組み付けられている。

一対のアウターコイル３０Ｕは、２４個のスロット１４のうちの８個に間隔をおいて計４個のスロット１４に挿入されている。アウターコイル３０Ｖ及びアウターコイル３０Ｗそれぞれについても上記したアウターコイル３０Ｕと同様な配置となっている。また、アウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗそれぞれは、巻線として断面が長方形で均一な幅の平角線が使用され、平角線は絶縁被覆されている。図４（ａ）に示すように、アウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ（図４（ａ）ではアウターコイル３０Ｕのみを図示）は、それぞれ、スロット１４内に挿入される一対の挿入部３２と、ステータコア１１の軸方向の両端面から突出するコイルエンド３１を有する。アウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗはそれぞれ同じに形成され、図２（ｃ）に示すように、スロット１４に挿入される挿入部３２は、平角線の厚さ方向がスロット１４の径方向となる状態で２列に配置されている。なお、図２（ｃ）では、断面のハッチングを省略している。

図１に示すように、アウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗのコイルエンド３１（以下、適宜アウターコイルエンド３１と記載する）は、各挿入部３２からステータコア１１の半径方向（固定ティース１２のステータコア１１からの突設方向と反対方向）に沿って延びるように屈曲した一対の屈曲部３１ａを備える。さらに、アウターコイルエンド３１は、一対の屈曲部３１ａの先端同士を接続するようにステータコア１１の周方向へ延びるアウター渡り部３１ｂを備え、屈曲部３１ａと一対のアウター渡り部３１ｂとにより平面視略コ字状に形成されている。そして、アウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗは、アウター渡り部３１ｂがステータコア１１の周方向に沿って延びるように所定の形状に整形されている。また、アウター渡り部３１ｂは、ステータコア１１の内周面よりもステータコア１１の半径方向（固定ティース１２のステータコア１１からの突設方向と反対方向）外側に配置されている。また、挿入部３２をスロット１４に組み込んだ状態のとき、ステータコア１１の軸方向の両端面から突出する部位がアウターコイルエンド３１となっている。また、各挿入部３２には合成樹脂製の絶縁シート３３が巻装されている。

インナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗとしては、Ｕ相のインナーコイル４０Ｕ、Ｖ相のインナーコイル４０Ｖ、及びＷ相のインナーコイル４０Ｗをそれぞれ２つずつ有する。そして、インナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗは、それら全て（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相）が、ステータコア１１の中心を中心とする一つの円周上に存在するように配置されている。各相のインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗは、それぞれ２個のスロット１４に跨る状態で、かつ１個の分割ティース１３を間に挟んだ２個の固定ティース１２に跨るように、２個の固定ティース１２に組み付けられている。

一対のインナーコイル４０Ｕは、２４個のスロット１４のうちの８個に間隔をおいて計４個のスロット１４に挿入されている。インナーコイル４０Ｖ及びインナーコイル４０Ｗそれぞれについても上記したインナーコイル４０Ｕと同様な配置となっている。また、各相のインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗも平角線よりなり、各相のインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗは絶縁被覆されている。図４（ｂ）に示すように、各相のインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗ（図４（ｂ）ではインナーコイル４０Ｕのみ図示）は、スロット１４内に挿入される一対の挿入部４２と、ステータコア１１の端面から突出するコイルエンド４１を有している。

図１に示すように、インナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗに形成されたコイルエンド４１（以下、適宜インナーコイルエンド４１とする）は、各挿入部４２からステータコア１１の軸方向に延びる一対の起立部４１ａを備える。さらに、コイルエンド４１は、一対の起立部４１ａの先端同士を接続するようにステータコア１１の周方向へ延びるインナー渡り部４１ｂを備え、一対の起立部４１ａとインナー渡り部４１ｂとにより正面視コ字状に形成されている。各挿入部４２には合成樹脂製の絶縁シート３３が巻装されている。

スロット１４にアウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗと、インナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗが組み込まれた状態では、アウター渡り部３１ｂそれぞれは、ステータコア１１の半径方向（固定ティース１２のステータコア１１からの突設方向と反対方向）においてインナー渡り部４１ｂよりも外側に配置されている。また、インナー渡り部４１ｂそれぞれは、ステータコア１１の周方向に隣り合う２つのアウターコイル３０Ｕの屈曲部３１ａを跨いでいる。さらに、インナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗがスロット１４に組み込まれた状態では、インナーコイルエンド４１の起立部４１ａの内側には固定ティース１２が位置するように形成されている。

ステータ１０が電動機を構成する場合、アウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ及びインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗの各巻線端部は、図３に示すように結線されて、インバータ５０から電力を供給されるようになっている。即ち、一対のアウターコイル３０Ｕのうちの一方のアウターコイル３０Ｕの一端は配線Ｕ１ａを介してインバータ５０のＵ相用端子５１に接続され、他端は配線Ｕ１ｂを介して一対のインナーコイル４０Ｕのうちの一方のインナーコイル４０Ｕの一端に接続されている。また、他方のアウターコイル３０Ｕの一端は配線Ｕ２ａを介してインバータ５０のＵ相用端子５１に接続され、他端は配線Ｕ２ｂを介して他方のインナーコイル４０Ｕの一端に接続されている。即ち、Ｕ相のアウターコイル３０Ｕとインナーコイル４０Ｕとが１個ずつ直列に接続された２組の回路の一端がインバータ５０のＵ相用端子５１に接続されている。

一対のインナーコイル４０Ｖのうちの一方のインナーコイル４０Ｖの一端は配線Ｖ１ａを介してインバータ５０のＶ相用端子５２に接続され、他端は配線Ｖ１ｂを介して一対のアウターコイル３０Ｖのうちの一方のアウターコイル３０Ｖの一端に接続されている。また、他方のインナーコイル４０Ｖの一端は配線Ｖ２ａを介してインバータ５０のＶ相用端子５２に接続され、他端は配線Ｖ２ｂを介して他方のアウターコイル３０Ｖの一端に接続されている。即ち、Ｖ相のアウターコイル３０Ｖとインナーコイル４０Ｖとが１個ずつ直列に接続された２組の回路の一端がインバータ５０のＶ相用端子５２に接続されている。

一対のインナーコイル４０Ｗのうちの一方のインナーコイル４０Ｗの一端は配線Ｗ１ａを介してインバータ５０のＷ相用端子５３に接続され、他端は配線Ｗ１ｂを介して一対のアウターコイル３０Ｗの一端に接続されている。また、他方のインナーコイル４０Ｗの一端は配線Ｗ２ａを介してインバータ５０のＷ相用端子５３に接続され、他端は配線Ｗ２ｂを介して一対のアウターコイル３０Ｗのうちの他方のアウターコイル３０Ｗの一端に接続されている。即ち、Ｗ相のアウターコイル３０Ｗとインナーコイル４０Ｗとが１個ずつ直列に接続された２組の回路の一端がインバータ５０のＷ相用端子５３に接続されている。

一方のアウターコイル３０Ｕ及びインナーコイル４０Ｕが直列に接続された回路の他端と、一方のアウターコイル３０Ｖ及びインナーコイル４０Ｖが直列に接続された回路の他端と、一方のアウターコイル３０Ｗ及びインナーコイル４０Ｗが直列に接続された回路の他端とは互いに接続（結線）されて中性点Ｎ１となっている。また、他方のアウターコイル３０Ｕ及びインナーコイル４０Ｕが直列に接続された回路の他端と、他方のアウターコイル３０Ｖ及びインナーコイル４０Ｖが直列に接続された回路の他端と、他方のアウターコイル３０Ｗ及びインナーコイル４０Ｗが直列に接続された回路の他端とは互いに接続（結線）されて中性点Ｎ２となっている。即ち、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のコイルはスター結線で並列に接続されて、インバータ５０から電力を供給されるようになっている。

次に、ステータ１０の製造方法について説明する。
ステータ１０の製造方法は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のコイルとしてそれぞれ成形コイルを使用するとともに、成形コイルのうち一部の成形コイルとして、そのコイルエンドがステータの径方向に折り曲げられた形状の成形コイルを使用する。この実施形態では、アウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗに、そのコイルエンド３１がステータ１０の径方向に折り曲げられた形状のコイルエンド折り曲げ成形コイルを使用し、インナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗに、そのコイルエンド４１がステータ１０の径方向に折り曲げられていない形状のコイルエンド非折り曲げ成形コイルを使用する。アウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗはα巻で巻線の巻き付けを行った後に、コイルエンド３１の折り曲げ成形を行って形成する。そして、アウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ及びインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗの順に、コイルエンド３１，４１が干渉しないように、順にスロット１４に挿入してステータコア１１に組み付ける。

コイルエンド非折り曲げ成形コイルは、巻線の積層方向が全周で同じで、一周分の巻線が同一面上に存在する状態の成形コイルである。また、コイルエンド折り曲げ成形コイルは、巻線の積層方向が径方向になる箇所と、軸方向になる箇所と、両者の間に存在して積層方向が変化する箇所とが存在するとともに一周分の巻線が同一面から逸脱する状態の成形コイルである。ここで、同一面とは平面ではなく曲面であり、具体的にはステータコア１１の中心を中心とする円弧面である。

アウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗはそれぞれ同じに形成され、また、インナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗはそれぞれ同じに形成されるため、以下、Ｕ相のアウターコイル３０Ｕ及びＵ相のインナーコイル４０Ｕについてその形成方法を説明する。

アウターコイル３０Ｕをα巻で形成する場合、図５（ａ）に示すように、直方体の長手方向の両端に段部を有する形状で、軸２１を中心に正逆回転可能な巻型２０を使用する。そして、１本の巻線２２の片側半分を巻型２０の上側巻き付け面２０ａに、残りの半分を巻型２０の下側巻き付け面２０ｂに巻き付けることにより、アウターコイル３０Ｕを形成する。

詳述すると、まず、図５（ａ）に示すように、巻線２２をその中央付近において、片側略半分が上側巻き付け面２０ａに、残りの略半分が下側巻き付け面２０ｂに対応するように巻型２０に固定する。次に巻線２２の半分を上側巻き付け面２０ａに巻き付ける。このとき、図５（ａ）において巻型２０の左側に延びる部分の端部は、図示しない支持部に固定され、巻型２０の右側に延びる部分の端部は自由状態に保持される。この状態から、巻型２０が軸２１を中心にして図５（ａ）における反時計方向（矢印方向）に回転される。支持部は巻線２２を一定の張力状態で保持するため、巻型２０が回転するにしたがって巻線２２が上側巻き付け面２０ａに巻き付けられる。即ち、平角線の厚さ方向と直交する面が巻き付け面になる状態で巻線２２の巻き付けが行われる。巻線２２の片側の巻き付けが終了すると、図５（ｂ）に示す状態になる。

次に図５（ｂ）において巻型２０の右側に延びる部分の端部が図示しない支持部に固定され、巻型２０の上側巻き付け面２０ａに巻き付けられた部分の端部が自由状態において、巻型２０が軸２１を中心にして図５（ｂ）における時計方向（矢印方向）に回転される。支持部は巻線２２を一定の張力状態で保持するため、巻型２０が回転するにしたがって巻線２２が下側巻き付け面２０ｂに巻き付けられ、巻線２２の巻き付けが終了すると、図５（ｃ）に示す状態になる。なお、巻線２２は巻型２０を中心に略渦巻き状に巻き付けられるが、図５（ｂ），（ｃ）では、簡略化して描いている。

このコイルを巻型２０から取り外すと、図６（ａ）に示すように、平面略矩形状のコイル２３が得られる。次にこのコイル２３を成形型を用いて、図６（ａ）に２点鎖線で示す箇所が屈曲部３１ａとなるようにコイルエンドの折り曲げ成形が行われる。即ち、コイルエンドの折り曲げ成形は、曲げ部の隅が平角線の厚さ方向に延びるように曲げ加工を行う。その結果、コイルエンド３１がステータの径方向に折り曲げられた形状のコイルエンド折り曲げ成形コイルとして、図４（ａ）に示すようなアウターコイル３０Ｕが形成される。即ち、図６（ａ）において、略矩形状のコイル２３の短辺が挿入部３２となり、長辺がアウター渡り部３１ｂとなるように曲げ加工が行われる。

コイルエンド折り曲げ成形コイルであるアウターコイル３０Ｕは、ステータコア１１に組み付けられた状態において、その巻線２２の両引き出し部２２ａがステータ１０の内径側に位置する状態に形成されている。その後、引き出し部２２ａを避けて各挿入部３２に絶縁シート３３が巻き付けられる。

また、Ｕ相のインナーコイル４０Ｕは、α巻ではなく、巻線２２の一端側を巻き始めとする一般の巻き付け方法で巻き付けを行う。巻き付けには、例えば図６（ｂ）に示すように、長手方向に延びる一対のテーパ状の巻き付け面２４ａと、両巻き付け面２４ａに交差しかつ互いに平行に延びる一対の巻き付け面２４ｂを有する巻型２４を用いる。そして、巻型２４の巻き付け面２４ａ，２４ｂに平角線を二重に巻き付けることにより、図４（ｂ）に示すようなインナーコイル４０Ｕが形成される。即ち、インナーコイル４０Ｕの場合は、アウターコイル３０Ｕの場合と異なり、折り曲げ成形を行わずに、スロット１４に挿入するのに適した形状の成形コイルが得られる。

次に前記のようにして形成されたアウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ及びインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗのステータコア１１に対する組み付けを行う。
まず、分割ティース１３がステータコア１１から取り外された状態において、図７（ａ）に示すように、１つの係止凸部１１ａを間に挟んだ２個の（対となる）固定ティース１２に対し、各相のアウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗを組み付ける。このとき、各アウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗをステータコア１１の半径方向に沿って移動させ、各アウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの内側に一対の固定ティース１２が挿入されるように組み付ける。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれ２つずつのアウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗは、ステータコア１１の周方向においてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順番で同一円周上に配置されるように組み付けられる。

この組付状態において、隣り合うＵ相のアウターコイル３０ＵとＶ相のアウターコイル３０Ｖとの間、Ｖ相のアウターコイル３０ＶとＷ相のアウターコイル３０Ｗとの間、Ｗ相のアウターコイル３０ＷとＵ相のアウターコイル３０Ｕとの間それぞれには、分割ティース１３を挿入可能とする隙間が形成される。

次に、図７（ｂ）に示すように、隣り合うアウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ同士の間の隙間に、分割ティース１３を挿入するとともに、ステータコア１１に分割ティース１３を装着する。このとき、分割ティース１３を、ステータコア１１の軸方向に沿って移動させて、ステータコア１１の係止凸部１１ａを分割ティース１３の係止凹部１３ａに嵌合することで分割ティース１３の装着が行われる。この状態では、隣り合う固定ティース１２と分割ティース１３との間にスロット１４が区画され、区画されたスロット１４にはアウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの挿入部３２が挿入された状態になる。

ステータコア１１にアウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗが組み付けられた状態において、アウターコイルエンド３１は、屈曲部３１ａがステータコア１１の半径方向に沿って挿入部３２からステータコア１１の外周側へ延びている。そして、一対の屈曲部３１ａ同士の間から一対の固定ティース１２の間に、分割ティース１３をステータコア１１の軸方向に沿って移動させて挿入可能であり、かつインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗの各挿入部４２をステータコア１１の半径方向に沿って移動させて挿入可能になっている。

次に、図８（ａ）に示すように、ステータコア１１に装着された１つの分割ティース１３を挟んだ２個の（対となる）固定ティース１２に対し各インナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗを組み付ける。即ち、各インナー渡り部４１ｂが、隣接する異なるアウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの屈曲部３１ａを跨ぐ状態で固定ティース１２に対し各インナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗを組み付ける。

各インナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗをステータコア１１の半径方向に沿ってステータコア１１の内側から外側に向けて移動させ、各インナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗの内側に一対の固定ティース１２が挿入されるように、一対の固定ティース１２の外側にインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗを組み付ける。このとき、アウター渡り部３１ｂがステータコア１１の内周面よりも半径方向外側に配置され、ステータコア１１の周方向に隣り合う一対の屈曲部３１ａ同士の間に間隙が形成された状態にある。また、各インナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗのインナー渡り部４１ｂがアウター渡り部３１ｂよりも半径方向内側に配置される。

そして、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれ２つずつのインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗが、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順番で同一円周上に配置されるように固定ティース１２に組み付けられる。この組付状態において、隣り合うＵ相のインナーコイル４０ＵとＶ相のインナーコイル４０Ｖとの間、Ｖ相のインナーコイル４０ＶとＷ相のインナーコイル４０Ｗとの間、Ｗ相のインナーコイル４０ＷとＵ相のインナーコイル４０Ｕとの間それぞれには、分割ティース１３を挿入可能とする隙間が形成される。

次に、図８（ｂ）に示すように、隣り合うインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗ同士の間の隙間に、分割ティース１３を、分割ティース１３と固定ティース１２とでインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗの各挿入部４２を挟み込むように装着する。このとき、分割ティース１３をステータコア１１の軸方向に沿って移動させて挿入するとともに、係止凹部１３ａの内側に係止凸部１１ａを嵌合させてステータコア１１に分割ティース１３を装着する。すると、隣り合う固定ティース１２と分割ティース１３との間にスロット１４が区画され、区画されたスロット１４にはインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗの挿入部４２が挿入された状態になる。

全てのアウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ及びインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗのステータコア１１に対する組み付けが終了した後、アウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ及びインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗの各巻線の端部（引き出し部２２ａ）の結線が行われる。各巻線の端部は図３に示すように結線されて、インバータ５０から電力を供給されるようになっており、ステータ１０の段階では、インバータ５０のＵ相用端子５１、Ｖ相用端子５２及びＷ相用端子５３に対する結線を除いた結線が行われる。即ち、Ｕ相のアウターコイル３０Ｕとインナーコイル４０Ｕとを１個ずつ配線Ｕ１ｂ，Ｕ２ｂを介して接続して２組の直列回路を形成する。また、Ｖ相のアウターコイル３０Ｖとインナーコイル４０Ｖとを１個ずつ配線Ｖ１ｂ，Ｖ２ｂを介して接続して２組の直列回路を形成する。さらに、Ｗ相のアウターコイル３０Ｗとインナーコイル４０Ｗとを１個ずつ配線Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂを介して接続して２組の直列回路を形成する。なお、引き出し部２２ａの結線はステータの内径側で行われるが、図３では便宜上、各配線Ｕ１ａ，Ｕ１ｂ，Ｕ２ａ，Ｕ２ｂ等がステータコア１１の外周より外側に位置するように図示している。

次に各相２組の直列回路のうちの１組の３個の直列回路の他端同士を互いに接続（結線）して中性点Ｎ１とする。また、残りの他方の１組の３個の直列回路の他端同士を互いに接続（結線）して中性点Ｎ２とする。その結果、図３におけるインバータ５０のＵ相用端子５１、Ｖ相用端子５２及びＷ相用端子５３に対する結線を除いた状態になり、ステータ１０の製造が完了する。

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）分布巻き、かつ同心巻きとなるように組み込まれる３相の成形コイルとして、コイルエンド３１がステータ１０の径方向に折り曲げられた形状のコイルエンド折り曲げ成形コイルと、コイルエンド４１がステータ１０の径方向に折り曲げられていない形状のコイルエンド非折り曲げ成形コイルとを使用する。そして、コイルエンド折り曲げ成形コイルはα巻で巻線の巻き付けを行った後にコイルエンド３１の折り曲げ成形を行って形成し、各成形コイルを、コイルエンド３１，４１が干渉しないように、順にスロット１４に挿入してステータコア１１に組み付ける。したがって、コイルエンド折り曲げ成形コイルをステータコア１１に組み付けた状態において、巻線２２の引き出し部２２ａを他の成形コイルの巻線２２の引き出し部２２ａや端子に結線する作業が行い易い。また、コイルの巻線に平角線を使用しても巻き付けを容易に行うことができ、巻線の断面形状を変形させずにコイルの占積率の向上を図ることができる。

（２）各成形コイルの巻線２２として平角線を使用するため、断面円形の巻線に比べてコイルの占積率の向上を図ることができる。
（３）コイルエンド折り曲げ成形コイル（アウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ）は、ステータコア１１に組み付けられた状態において、その巻線２２の引き出し部２２ａがステータ１０の内径側、即ちティースの先端側に位置する状態に形成され、引き出し部２２ａの結線をステータ１０の内径側で行う。したがって、コイルエンド曲げ成形コイルがステータコア１１に組み付けられた状態において、その巻線２２の引き出し部２２ａがステータ１０の外径側に位置する状態に形成された場合に比べて、コイルエンド曲げ成形コイルの引き出し部２２ａの結線作業がより容易になる。

（４）コイルエンド折り曲げ成形コイルは、巻線２２の巻き付けはフラットワイズで行い、コイルエンドの折り曲げ成形は、エッジワイズで曲げ加工を行う。したがって、平角線の巻き付けを平角線の幅方向と直交する面が巻き付け面になる状態で巻線の巻き付けを行い、コイルエンドの折り曲げ成形は、平角線の幅方向の面が曲げ面となるように曲げ加工を行う場合に比べて、コイルエンド折り曲げ成形コイルを容易に形成することができる。

（５）Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれのアウターコイル３０Ｕ、３０Ｖ，３０Ｗは、アウター渡り部３１ｂが同一円周上に配置され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれのインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗは、インナー渡り部４１ｂがアウター渡り部３１ｂの配置された円周と異なる同一円周上に配置されている。したがって、Ｕ相のコイルエンド、Ｖ相のコイルエンド及びＷ相のコイルエンドがそれぞれ異なる同一円周上に配置される場合に比べて、アウターコイルエンド３１及びインナーコイルエンド４１を小型化することができる。

（６）アウターコイル３０Ｕ、３０Ｖ，３０Ｗとインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗとは、Ｕ相同士のアウターコイル３０Ｕとインナーコイル４０Ｕ、Ｖ相同士のアウターコイル３０Ｖとインナーコイル４０Ｖ、Ｗ相同士のアウターコイル３０Ｗとインナーコイル４０Ｕとが１組となって直列に接続されている。また、アウターコイル３０Ｕ、３０Ｖ，３０Ｗとインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗとは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれが２個ずつ使用されている。このため、各相毎のコイル長さを同じにしてコイルインピーダンスのバラツキを抑え、電流アンバランスを生じ難くすることができ、電力集中によるトルク低下、損失増加、振動増加等の不具合の発生を防止することができる。

（７）アウターコイル３０Ｕ、３０Ｖ，３０Ｗは、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相で全て同一形状に形成され、インナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗも、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相で全て同一形状に形成されている。したがって、各相のコイルの巻線長さを同じにしてコイルインピーダンスのバラツキを抑え、電流アンバランスを生じ難くすることができ、電力集中によるトルク低下、損失増加、振動増加等の不具合の発生を防止することができる。

（８）ステータコア１１は、一体成形された固定ティース１２と、ステータコア１１に対し装着可能な分割ティース１３とを備える。そして、分割ティース１３を外した状態でアウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ及びインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗを固定ティース１２に組み付けた後、分割ティース１３をステータコア１１に装着してスロット１４を区画する。したがって、スロット１４のステータコア１１内周側開口部の幅がアウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの挿入部３２及びインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗの挿入部４２の幅より狭くても、分布巻のステータ１０を製造する際に、アウターコイル３０Ｕ等及びインナーコイル４０Ｕ等を変形させずにスロット１４に組み込むことができる。そのため、アウターコイル３０Ｕ等及びインナーコイル４０Ｕ等をスロット１４へ組み込む際に、巻線２２が変形により損傷を受けることを防止することができ、回転電機の性能低下を防止することができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 極数とスロット数の組み合わせは、４極、２４スロットに限らず、「極数×相数×２＝スロット数」であれば適宜変更してもよい。例えば、極数が６で、相数が３であれば、スロット数は３６となり、極数が８で、相数が３であれば、スロット数は４８となる。

○ コイルエンド折り曲げ成形コイルのコイルエンドの折り曲げ方向はステータ１０の外側に向かう方向に限らず、ステータ１０の内側に向かう方向としたり、コイルエンドの折り曲げ方向がステータ１０の外側に向かう方向の成形コイルと、コイルエンドの折り曲げ方向がステータ１０の外側に向かう方向の成形コイルとが混在したりしてもよい。例えば、図９（ａ）に示すように、８極、４８スロットのステータ１０において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相毎にそれぞれ別の形状の成形コイルを使用、即ち３種類の成形コイルを使用する。そして、Ｕ相にはコイルエンド非折り曲げ成形コイル４５を、Ｖ相には折り曲げ方向がステータ１０の外側に向かうコイルエンド折り曲げ成形コイル４６を、Ｗ相には折り曲げ方向がステータ１０の内側に向かうコイルエンド折り曲げ成形コイル４７をそれぞれ使用する。この場合、Ｕ相のコイルエンド非折り曲げ成形コイル４５、Ｖ相のコイルエンド折り曲げ成形コイル４６、Ｗ相のコイルエンド折り曲げ成形コイル４７は、そのコイルエンドがそれぞれ異なる同心円上に位置するように配置され、Ｖ相、Ｕ相、Ｗ相の順にステータコア１１への組み付けが行われる。なお、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の成形コイルを適宜交換してもよい。

○ 図９（ｂ）に示すように、一つの相（例えばＵ相）のコイルをコイルエンド非折り曲げ成形コイル４５で構成し、残りの二つの相（例えばＶ相、Ｗ相）のコイルをコイルエンドの折り曲げ部の長さが異なるコイルエンド折り曲げ成形コイル４６，４８で構成してもよい。この場合、コイルエンド折り曲げ成形コイル４６、コイルエンド折り曲げ成形コイル４８、コイルエンド非折り曲げ成形コイル４５の順にステータコア１１への組み付けが行われ、コイルエンドが３つの同心円上に位置するように組み付けられる。Ｖ相のコイルエンド折り曲げ成形コイル４６は、Ｗ相のコイルエンド折り曲げ成形コイル４８に比べてコイルエンドの折り曲げ部が長く形成され、コイルエンド非折り曲げ成形コイル４５のコイルエンドの起立部は両コイルエンド折り曲げ成形コイル４６，４８のコイルエンドよりステータコア１１の端面からの突出長さが長く形成されている。したがって、コイルエンド相互の干渉が防止された状態で各コイルが組み付けられる。

○ コイルエンド折り曲げ成形コイルは、ステータコア１１に組み付けられた状態において、その巻線２２の引き出し部がステータ１０の内径側に位置する状態に形成される構成に限らない。引き出し部がステータ１０の外径側に位置する状態に形成されても、引き出し部を、例えばアウターコイル３０Ｕの起立部４１ａに設ければ、引き出し部を他のコイルや端子に結線する作業が行い易くなる。

○ 成形コイルは、その巻線２２の引き出し部を他の成形コイルの巻線２２の引き出し部に結線（接続）する場合、配線Ｕ１ａ，Ｕ１ｂ等を介して結線する方法に限らず、引き出し部を長く形成して引き出し部同士を結線してもよい。また、巻線２２の引き出し部をインバータ５０のＵ相用端子５１、Ｖ相用端子５２、Ｗ相用端子５３あるいは回転電機の給電端子等に結線（接続）する場合、引き出し部を長く形成して配線を用いずに引き出し部を直接結線してもよい。

○ 巻線２２に平角線を使用するコイルエンド折り曲げ成形コイルは、巻線２２の巻き付けをエッジワイズで行い、コイルエンドの折り曲げ成形をフラットワイズで行うようにしてもよい。

○ コイルを構成する巻線２２は平角線に限らず、断面が円形や楕円形の電線であってもよい。
○ コイルエンド非折り曲げ成形コイルの巻線の巻き付けをα巻で行ってもよい。

○ ステータコア１１は、ティースが固定ティース１２及び分割ティース１３が交互に配置された構成に限らず、例えば、全てのティースが分割ティース１３であってもよい。
○ ３相のアウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ及びインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗをスター結線ではなく、Δ結線で接続してもよい。

○ 複数のスロット１４内に複数相のコイルが分布巻き、かつ同心巻きとなるように組み込まれていればよく、相数は３相に限らず、２相あるいは４相以上であってもよい。
○ スロット１４を、そのステータコア１１内周側開口部の幅がアウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの挿入部３２及びインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗの挿入部４２の幅より広く形成する。そして、アウターコイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ及びインナーコイル４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗをステータコア１１へ組み付けた後、絶縁性樹脂等からなる抜け止め部材をスロット１４の開口部に挿入し、挿入部３２，４２のスロット１４からの離脱を防止する。この場合、全てのティースを固定ティース１２としても、分布巻のステータ１０を製造する際に、アウターコイル３０Ｕ等及びインナーコイル４０Ｕ等を変形させずにスロット１４に組み込むことができる。

以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）請求項１〜請求項４に記載の発明において、前記コイルエンド折り曲げ成形コイルは、コイルエンド非折り曲げ成形コイルより先に前記スロットに挿入され、前記コイルエンド非折り曲げ成形コイルは、前記コイルエンド折り曲げ成形コイルの折り曲げ部を跨ぐように前記コイルエンド折り曲げ成形コイルが挿入されたスロット以外のスロットに挿入される。

（２）請求項１〜請求項４及び前記技術的思想（１）のいずれか１項に記載の発明において、前記ステータコアは、ステータコアと一体成形された固定ティースと、ステータコアに対して取り外し可能に固定された分割ティースとを備え、前記分割ティースは複数の成形コイルのうちの少なくとも一部の成形コイルが組み込まれた後に、ステータコアに対して固定される。

１０…ステータ、１１…ステータコア、１４…スロット、２２…巻線、２２ａ…引き出し部、２３…コイル、３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ…コイルエンド折り曲げ成形コイルとしてのアウターコイル、３１，４１…コイルエンド、４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗ…コイルエンド非折り曲げ成形コイルとしてのインナーコイル、４５…コイルエンド非折り曲げ成形コイル、４６，４７，４８…コイルエンド折り曲げ成形コイル。

Claims (4)

1. 環状をなし、内周に沿って内周に開口するスロットが複数配列されたステータコアと、前記ステータコアにおける前記複数のスロットに複数相のコイルが分布巻き、かつ同心巻きとなるように組み込まれた回転電機のステータの製造方法であって、
   前記複数相のコイルとして、コイルエンドがステータの径方向に折り曲げられた形状のコイルエンド折り曲げ成形コイルと、コイルエンドがステータの径方向に折り曲げられていない形状のコイルエンド非折り曲げ成形コイルとを使用し、前記コイルエンド折り曲げ成形コイルはα巻で巻線の巻き付けを行った後にコイルエンドの折り曲げ成形を行って形成し、前記各成形コイルを、コイルエンドが干渉しないように、順にスロットに挿入してステータコアに組み付けることを特徴とする回転電機のステータの製造方法。
2. 前記各成形コイルの巻線として平角線を使用する請求項１に記載の回転電機のステータの製造方法。
3. 前記コイルエンド折り曲げ成形コイルは、前記ステータコアに組み付けられた状態において、その巻線の両引き出し部がステータの内径側に位置する状態に形成され、引き出し部の結線をステータの内径側で行う請求項１又は請求項２に記載の回転電機のステータの製造方法。
4. 前記コイルエンド折り曲げ成形コイルは、巻線の巻き付けはフラットワイズで行い、コイルエンドの折り曲げ成形はエッジワイズで曲げ加工を行う請求項２又は請求項３に記載の回転電機のステータの製造方法。

Images