JP2012019572A - 電動機の突極集中巻きステータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同相異極間の結線作業を廃止してバスリングなどの結線用部材を不要とし、ステータの製造工程の簡素化により製造コストの低減が可能な電動機の突極集中巻きステータの製造方法を提供する。
【解決手段】３×ｎ（ｎ：整数）個分、及び３×ｍ（ｍ：整数）個分のインシュレータ１２を、互いに上下方向を逆に向けて配列して第１インシュレータ列５１と第２インシュレータ列５２を形成する。同一のパラ巻線１４により、第１インシュレータ列５１の３個分の各インシュレータ１２と、第２インシュレータ列５２の３個分の各インシュレータ１２とに交互に巻回する。そして、隣り合う第１及び第２インシュレータ列５１,５２の上流側または下流側の各インシュレータ１２を上下方向を逆転させながら移動して、すべてのインシュレータ１２の上下方向を揃えて１列に整列させて、ステータコア１１のティース１１ｂに挿入する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などに搭載される電動機の突極集中巻きステータの製造方法に関する。

従来、電動モータのステータとしては、電気コイル間の接続作業性の向上、及びコイル間接続リード線の配置スペースの低減を図ったものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に記載された電動モータのステータ１００は、図１４に示すように、独立して形成された左巻きと右巻きの複数の電気コイル（分割コイル）１０２が、３相順に並んで交互に配置され、ステータコアの各ティース（図示せず）に円弧状に装着されている。また、各電気コイル１０２の巻始め端部Ｓと巻終り端部Ｅに配置されたターミナルブロック１０３に、電気コイル１０２の端部（巻始め端部Ｓと巻終り端部Ｅ）、及び同相異極の電気コイル１０２間を接続するための電気リード線１０４とが、ねじの締め込みによって接続されている。

特許第３４５３６８４号公報

このような特許文献１の電動モータのステータ１００では、ターミナルブロック１０３や電気リード線１０４などの結線用部品が必要であり、部品点数が増大すると共に、結線作業のための組み付け工数が増加して製造コストが嵩む問題があり、改善の余地があった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、同相異極間の結線作業を廃止してバスリングなどの結線用部材を不要とし、ステータの製造工程の簡素化により製造コストの低減が可能な電動機の突極集中巻きステータの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、径方向に延出する複数のティース（例えば、後述の実施形態におけるティース１１ｂ）を有するステータコア（例えば、後述の実施形態におけるステータコア１１）と、前記複数のティースの周囲にそれぞれ配置され、筒状に形成される複数のインシュレータ（例えば、後述の実施形態におけるインシュレータ１２）と、巻線（例えば、後述の実施形態におけるパラ巻線１４）を前記各インシュレータの周囲に突極集中巻きで巻回することで形成される、複数のコイル（例えば、後述の実施形態におけるコイル１３）と、を有し、周方向に隣接する前記各コイルが互いに異相となるように配置される、電動機（例えば、後述の実施形態におけるアウターロータ型電動機１）の突極集中巻きステータ（例えば、後述の実施形態におけるステータ１０）の製造方法であって、
３×ｎ（ｎ：整数）個分の前記各インシュレータを、前記各インシュレータの上下方向を揃えて１列に配列して第１インシュレータ列（例えば、後述の実施形態における第１インシュレータ列５１）を形成するとともに、３×ｍ（ｍ：整数）個分の前記各インシュレータを、該第１インシュレータ列の前記各インシュレータと前記上下方向を逆に向けて、前記第１インシュレータ列に平行に隣接させ、１列に配列して第２インシュレータ列（例えば、後述の実施形態における第２インシュレータ列５２）を形成する第１工程と、
前記第１インシュレータ列の３個分の前記各インシュレータに、それぞれ対応する相の巻線を前記各インシュレータの上下方向の一端側（例えば、後述の実施形態における内側巻線支持部３４側）から巻き始め、他端側（例えば、後述の実施形態における外側巻線支持部３０側）で巻き終わるように巻回する工程と、前記第２インシュレータ列の３個分の前記インシュレータに、それぞれ対応する相の巻線を前記各インシュレータの上下方向の前記一端側から巻き始め、前記他端側で巻き終わるように巻回する工程と、を各相毎に同一の巻線を用いて交互に行い、３×ｎ個分の前記各インシュレータと、３×ｍ個分の前記各インシュレータに前記巻線を巻回する第２工程と、
各相毎に前記同一の巻線によって連結される隣り合う前記第１インシュレータ列の前記各インシュレータと前記第２インシュレータ列の前記インシュレータ間を境にして、上流側の前記各インシュレータと下流側の前記各インシュレータの一方を前記上下方向を逆転させながら移動し、前記第１インシュレータ列及び前記第２インシュレータ列を、前記各インシュレータの前記上下方向を揃えながら１列に整列させる第３工程と、
１列に整列配置された前記第１インシュレータ列及び前記第２インシュレータ列の前記各インシュレータを前記ステータコアのティースに挿入する第４工程と、
を備えることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加えて、前記第２工程において、前記巻線は、該巻線を繰り出しながら前記インシュレータの周囲を相対回転すると共に上下方向に相対移動するノズル（例えば、後述の実施形態におけるノズル５３）によって前記インシュレータに巻回され、
前記ノズルは、前記第１と第２インシュレータ列の一方の前記各インシュレータに前記巻線を巻回した後、前記上下方向を１８０°逆に向けて前記第１と第２インシュレータ列の他方の前記各インシュレータに前記巻線を巻回することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記各インシュレータは、上下方向一端側および他端側に前記巻線を支持する一端側支持部（例えば、後述の実施形態における内側巻線支持部３４）及び他端側支持部（例えば、後述の実施形態における外側巻線支持部３０）を備え、
前記第１工程において、前記第１インシュレータ列の各インシュレータの一端側支持部及び他端側支持部と、前記第２インシュレータ列の各インシュレータの一端側支持部及び他端側支持部とは、互いに向かい合って配置され、
前記第３工程において、前記巻線は、前記上流側の各インシュレータと前記下流側の各インシュレータの一方を前記上下方向を逆転させながら移動することで、前記一端側支持部及び他端側支持部に支持されることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、同相異極コイル極間結線を廃止してバスリングなどの結線用部材を不要とし、部品点数及び組付け工数を削減して製造コストを大幅に抑制することができる。また、渡り部を対角線上に配索する連続巻き巻線構造が可能となり、渡り部をコイルの外周側などに迂回させる必要がなくなり、巻線長さのばらつきを低減すると共に渡り部の長さを短縮して、材料費の削減、銅損の低下による電動機の性能向上が図られる。また、渡り部を過剰に捻ることがなく、太い巻線を採用することができる。

請求項２の発明によれば、ノズルが、各コイル間を接続する巻線である渡り部と干渉することなく、同一の巻線で各インシュレータに連続して巻回することができる。

請求項３の発明によれば、第１インシュレータ列と第２インシュレータ列の各インシュレータを整列させる工程と、巻線を一端側支持部及び他端側支持部に支持する工程と、を同じタイミングで行うことができる。また、巻線のばらけが防止されると共に、巻線のスプリングバックによる巻太りが抑制され、占積率を高めることができ、電動機の性能が向上する。

本発明のステータの製造方法が適用されるアウターロータ型電動機の要部縦断面図である。 図１におけるステータの正面図である。 ステータコアの正面図である。 インシュレータの斜視図である。 インシュレータの正面図である。 インシュレータに巻線が巻回されたコイルの正面図である。 インシュレータに巻線を巻回する手順を示す概念図である。 インシュレータに巻線を巻回する手順を示す概念図である。 インシュレータに巻線を巻回する手順を示す概念図である。 インシュレータに巻線を巻回する手順を示す概念図である。 すべてのインシュレータに巻線が巻回された状態を示す概念図である。 ３相分のコイルを上下方向を揃えて１列に整列配置する手順を示す概念図である。 巻線が巻回されたインシュレータをステータコアのティースに装着する状態を示す正面図である。 従来のステータのコイルの配置を示す正面図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

先ず、本発明に係る突極集中巻きステータの製造方法が適用される電動機について説明する。図１はアウターロータ型電動機の要部縦断面図である。本実施形態の電動機は、３相８極のアウターロータ型電動機１であり、モータハウジング２にボルト３により固定されたステータ１０と、ステータ１０の外周側に僅かな隙間を介して配置される円環状のロータ４とを備える。

ロータ４は、電磁鋼板が積層されてなるロータヨーク６ａに磁石６ｂが埋め込まれた円環状のロータ本体６が、縁付円盤状の支持部材５の縁部内周面５ａに固定されており、モータハウジング２に内嵌する玉軸受７、７によって回転自在に支持された回転軸８に一体回転可能に固定されている。ロータ４は、ステータ１０に発生させる回転磁界によって回転駆動される。支持部材５の基部５ｂとステータ１０の間には、回転軸８の回転速度を検出するレゾルバ９が配設されている。

ステータ１０は、図２および図３に示すように、ステータコア１１と、複数（本実施形態では２４個）のコイル１３（１３ｕ、１３ｖ、１３ｗ）とを備える。ステータコア１１は、複数の電磁鋼板がステータ１０の軸方向、即ち、図３において紙面と垂直方向に積層されて構成され、円環状の支持部１１ａから半径方向外側に向かって放射状に突出形成され、周方向に並ぶ複数（２４個）のティース１１ｂを有する。コイル１３は、所定本数の導線からなる巻線（本実施形態では、２本の導線からなるパラ巻線であり、以下パラ巻線と呼ぶ。）１４を、絶縁特性を有する合成樹脂などで形成されたインシュレータ１２を介してステータコア１１のそれぞれのティース１１ｂの周囲に突極集中巻きによって巻回することで形成される。

コイル１３は、それぞれ８個ずつのＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相のコイルからなり、Ｕ相コイル１３ｕ、Ｖ相コイル１３ｖ、及びＷ相コイル１３ｗが、時計方向にこの順で配置されてティース１１ｂの周囲に配置されている。即ち、他相のコイル１３（例えば、Ｖ相コイル１３ｖ、及びＷ相コイル１３ｗ）を挟んで配置される同相のコイル１３（例えば、Ｕ相コイル１３ｕ）同士は、他相のコイル１３を跨いで配索される渡り部１４Ｔにより接続されている。

各相８個ずつのＵ相、Ｖ相及びＷ相コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗは、それぞれ同一のパラ巻線１４ｕ、１４ｖ、１４ｗによって連続して巻回されており、３相のコイル群１８（１８ｕ、１８ｖ、１８ｗ）を構成している。Ｕ相のパラ巻線１４ｕの一方の端部はＵ相接続端子１５ｕに接続され、Ｖ相のパラ巻線１４ｖの一方の端部はＶ相接続端子１５ｖに接続され、Ｗ相のパラ巻線１４ｗの一方の端部はＷ相接続端子１５ｗに接続されている。また、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各パラ巻線１４ｕ、１４ｖ、１４ｗの他方の端部は、中点端子１６に接続されている。

ステータコア１１の支持部１１ａの内周側には、ボルト穴１７をそれぞれ有する複数（本実施形態では６個）の凸部１１ｃが形成されている。このボルト穴１７に挿通されるボルト３によりステータ１０がモータハウジング２に固定される（図１参照）。

図４及び図５に示すように、インシュレータ１２は、パラ巻線１４が巻回される胴部２４と、該胴部２４の径方向両端部に設けられた外周側鍔部２５及び内周側鍔部２６と、を有する。胴部２４は、ステータ１０の軸方向に向いて対向する壁２０、２１及びステータ１０の周方向に向いて対向する壁２２、２３によって、径方向に貫通する角穴２４ａを有して断面矩形の筒状に形成される。角穴２４ａの大きさは、ステータコア１１のティース１１ｂより僅かに大きく、ティース１１ｂが挿通可能である。壁２２、２３には、パラ巻線１４を巻回する際、パラ巻線１４を位置決めするための複数の凹溝２７が、角穴２４ａの軸芯に対して直交する方向に設けられている。

外周側鍔部２５の壁２０側の端部には、径方向外方に延出する外側隔壁２８が形成されている。外側隔壁２８の周方向一端面（図５中、左端面）２８ａと径方向内側面２８ｂとの隅部には、軸方向において胴部２４と反対側の軸方向一端側に突出する外側巻線支持部３０が形成される。外側巻線支持部３０は、外側隔壁２８の周方向一端面２８ａの径方向中間部分と、径方向内側面２８ｂの周方向一端から略１／３中心寄りの部分とを結ぶ一辺Ｃ、外側隔壁２８の周方向一端面２８ａの内側寄り部分、及び、径方向内側面２８ｂの周方向一端寄り部分を軸方向に延出することで略三角柱状に形成される。該一辺Ｃを軸方向に延出することで形成される径方向外向き傾斜面３０ｃと、外側隔壁２８の周方向一端面２８ａを軸方向に延出した端面３０ｄとの頂部は曲面状に形成された湾曲面３０ｂを構成している。

また、外側巻線支持部３０の径方向外向き傾斜面３０ｃと、外側隔壁２８との間には、該１辺Ｃと平行な段部３０ａが設けられている。さらに、外側隔壁２８の周方向中間部で、且つ径方向内側部分には、傾斜面３０ｃの径方向内側部分と対向し、該一辺Ｃと略平行な側面を有するガイド突部３１が形成されている。そして、外側巻線支持部３０の傾斜面３０ｃとガイド突部３１の側面との間に溝部３２を形成する。

また、内周側鍔部２６の軸方向一端側部分は、径方向から見て、周方向一端面側から他端面（図５中、右端面）側に向かって徐々に幅広に形成されており、また、軸方向から見て、周方向中間部から周方向他端面に向かって徐々に肉厚に形成されている。内周側鍔部２６の周方向他端面と径方向外側面との隅部には、軸方向一端側に突出する略三角柱状の内側巻線支持部３４が設けられている。また、内周側鍔部２６の軸方向一端側部分には、周方向中間部から周方向他端面に向かうにつれて径方向内側に傾斜する傾斜面３３が形成されており、この傾斜面３３は、内側巻線支持部３４の径方向内向き傾斜面３４ａと対向して溝部３５を形成する。さらに、内周側鍔部２６の軸方向一端側部分と、壁２０との境界部分には、周方向他端面側から周方向一端面側へと壁２０に沿って最初に巻回されるパラ巻線１４を案内する、内周側鍔部２６に対して傾斜した案内部３６が形成されており、また、案内部３６と内周側鍔部２６との間には、溝部３５から胴部２４へ向かうパラ巻線１４を軸方向に案内する段部３６ａが形成される。

また、インシュレータ１２の外側巻線支持部３０と内側巻線支持部３４とは、外側巻線支持部３０と内側巻線支持部３４を結ぶ仮想直線Ｍがインシュレータ１２の周方向中間部を通過して径方向に延びる径方向中心線ＣＬに対して傾斜して配置され、これにより、渡り部１４Ｔの長さを短くすることができる。

コイル１３は、図６に示すように、インシュレータ１２の胴部２４の周囲にパラ巻線１４が複数回に亘って巻回されて形成される。コイル１３は、インシュレータ１２の一端側（内側巻線支持部３４側）から巻き始め、他端側（外側巻線支持部３０側）で巻き終わるように巻回され、径方向内側に位置する巻始め端である第１巻き端４１と、径方向外側に位置する巻終わり端である第２巻き端４２とを有する。なお、パラ巻線１４は、インシュレータ１２の一端側と他端側との間を往復しながら巻回することで、インシュレータ１２の周囲に巻かれるコイル１３の層数を増やすことができる。第１巻き端４１から溝３５を通り、傾斜面３３に沿って斜め下方に延びるパラ巻線１４は、内側支持点Ｅの位置まで内側巻線支持部３４に係止されて支持される。また、第２巻き端４２から溝３２を通り、斜め上方に延びるパラ巻線１４は、外側支持点Ｄの位置まで外側巻線支持部３０の巻線案内部３０ｂに巻き掛け係止されて支持される。

次に、図７から図１３を参照してステータの製造方法について説明する。図７〜図１１はインシュレータに巻線が巻回される手順を示す概念図である。パラ巻線１４のインシュレータ１２への巻回は、ステータコア１１の全周に相当する各相８個ずつのＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル群１８ｕ、１８ｖ、１８ｗごとに、それぞれ同一のパラ巻線１４ｕ、１４ｖ、１４ｗによって連続巻回される。

図７（ａ）に示すように、先ず、３相のコイル群１８（１８ｕ、１８ｖ、１８ｗ）に相当する２４個のインシュレータ１２の内、１２個のインシュレータ１２（図１１参照。但し、図７（ａ）〜図１０（ｂ）では、６個のインシュレータのみを示す。）を、上下方向を揃えるとともに、外側巻線支持部３０及び内側巻線支持部３４が形成されている壁２０が略面一に並ぶように１列に配列し、第１インシュレータ列５１を形成する。ここで、インシュレータ１２の上下方向とは、インシュレータ１２の筒軸方向に沿った方向を意味し、上下方向を揃えるとは、各インシュレータ１２の外周側鍔部２５を全て鉛直方向において一方の側（図では上側）に向けて配置することである。

次いで、残り１２個のインシュレータ１２（図１１参照。但し、図７（ａ）〜図１０（ｂ）では、６個のインシュレータのみを示す。）を、第１インシュレータ列５１のインシュレータ１２とは上下方向を逆に向けるとともに、外側巻線支持部３０及び内側巻線支持部３４が形成されている壁２０が略面一に並ぶようにして、第１インシュレータ列５１に平行に隣接させて１列に配列し、第２インシュレータ列５２を形成する。即ち、外周側鍔部２５を全て上側に向けた第１インシュレータ列５１のインシュレータ１２とは逆に、第２インシュレータ列５２では、各インシュレータ１２の外周側鍔部２５を全て鉛直方向において反対の側（図では下側）に向けて配置する。

これにより、第１インシュレータ列５１の１２個のインシュレータ１２と、第２インシュレータ列５２の１２個のインシュレータ１２とは、第１インシュレータ列５１と第２インシュレータ列５２との間に、インシュレータ１２の整列方向に平行な回転中心線ＲＬに対して回転対称に配列される。また、第１インシュレータ列５１の各インシュレータ１２の外側巻線支持部３０及び内側巻線支持部３４と、第２インシュレータ列５２の各インシュレータ１２の外側巻線支持部３０及び内側巻線支持部３４とは、互いに向かい合って配置されている。

そして、図７（ｂ）に示すように、パラ巻線１４のノズル５３の先端５３ａを図中下方に向けて、３相分（３本）のノズル５３（５３ｕ,５３ｖ,５３ｗ）からパラ巻線１４を繰り出しつつ、対応する相の１組目のインシュレータ１２ａの周囲を時計方向に相対回転させると共に上下方向に相対移動させて、インシュレータ１２ａの一端側（内側巻線支持部３４側、図中下側）から巻き始め、他端側（外側巻線支持部３０側、図中上側）で巻き終わるように、３個のインシュレータ１２ａにパラ巻線１４を巻回する。

第１インシュレータ列５１の１組目の３個のインシュレータ１２ａにパラ巻線１４を巻き終えた３本のノズル５３は、第２インシュレータ列５２の２組目の３個のインシュレータ１２ｂに移動した後（図７（ｃ）参照）、ノズル５３の上下方向を１８０°逆転させてノズル５３の先端５３ａを図中上方に向けた後（図８（ａ）参照）、パラ巻線１４を繰り出しつつ、対応する相のインシュレータ１２ｂの周囲を反時計方向に相対回転すると共に上下方向に相対移動する。このようにして、インシュレータ１２ｂの一端側（内側巻線支持部３４側、図中上側）から巻き始め、他端側（外側巻線支持部３０側、図中下側）で巻き終わるように、第２インシュレータ列５２の３個のインシュレータ１２ｂにパラ巻線１４を巻回する（図８（ｂ）参照）。この際、ノズル５３は、１組目と２組目のインシュレータ１２ａ，１２ｂ間の渡り部１４Ｔに対して、インシュレータ１２ｂの他端側に位置するので、ノズル５３を下方に移動しながらパラ巻線１４を繰り出すことで、渡り部１４Ｔと干渉することなくパラ巻線１４を巻回することができる。

次いで、３本のノズル５３を第１インシュレータ列５１の３組目の３個のインシュレータ１２ｃに移動させ（図８（ｃ）参照）、上下方向を１８０°逆転させてノズル５３の先端５３ａを図中下方に向けた後（図９（ａ）参照）、パラ巻線１４を繰り出しつつ、対応する相のインシュレータ１２ｃの周囲を時計方向に相対回転させると共に上下方向に相対移動させる。このようにして、インシュレータ１２ｃの一端側（内側巻線支持部３４側、図中下側）から巻き始め、他端側（外側巻線支持部３０側、図中上側）で巻き終わるように、第１インシュレータ列５１の次の３個のインシュレータ１２ｃにパラ巻線１４を巻回する（図９（ｂ）参照）。

そして、再び、第２インシュレータ列５２の４組目の３個のインシュレータ１２ｄに移動して（図９（ｃ）参照）、３本のノズル５３の上下方向を再び１８０°逆転させてノズル５３の先端５３ａを図中上方に向けた後（図１０（ａ）参照）、パラ巻線１４を繰り出しつつ、対応する相のインシュレータ１２ｄの周囲を反時計方向に相対回転すると共に上下方向に相対移動する。このようにして、インシュレータ１２ｄの一端側（内側巻線支持部３４側、図中上側）から巻き始め、他端側（外側巻線支持部３０側、図中下側）で巻き終わるように、第２インシュレータ列５２の３個のインシュレータ１２ｄにパラ巻線１４を巻回する（図１０（ｂ）参照）。以後同様にして、第１インシュレータ列５１の３個ずつのインシュレータ１２ｅ、１２ｇと第２インシュレータ列５２の３個ずつのインシュレータ１２ｆ，１２ｈとにパラ巻線１４を交互に巻回し、図１１に示すような第１及び第２インシュレータ列５１，５２の２４個の各インシュレータ１２へのパラ巻線１４の巻回を終える。

次いで、図１２（ａ）に示すように、上流側の１組目から７組目の２１個の各インシュレータ１２ａ〜１２ｇの位置関係を維持しながら、７組目の３相（３個）のインシュレータ１２ｇと８組目の３相（３個）のインシュレータ１２ｈとの間の渡り部１４Ｔを捻り、７組目と８組目のインシュレータ１２ｇ、１２ｈを直線的に整列させることで、各相の渡り部１４Ｔが互いに平行に並んで、それぞれ異相の２つのインシュレータ１２を跨ぐようにして傾斜して延びる。このように、８組目の３相（３個）のインシュレータ１２ｈより上流側の１組目から７組目の２１個の各インシュレータ１２ａ〜１２ｇを上下方向を逆転させながら移動して、７組目と８組目の６個のインシュレータ１２ｇ、１２ｈの上下方向を揃える（図１２（ｂ）参照）。

この各インシュレータ１２を上下方向を逆転させながら移動する際、パラ巻線１４の巻始め端である第１巻き端４１を溝３５に挿通して、内側巻線支持部（一端側支持部）３４で係止して支持すると共に、巻終わり端である第２巻き端４２を溝３２に挿通して、外側巻線支持部（他端側支持部）３０で係止して支持する。尚、パラ巻線１４の第１巻き端４１、及び第２巻き端４２の少なくとも一方は、上記の捻り動作を簡素化するため、各インシュレータ１２にパラ巻線１４を巻回する際（図７〜図１１参照）に、対応する溝３５,３２に予め挿通しておいてもよい。

同様に、上流側の１組目から６組目の各インシュレータ１２ａ〜１２ｆを上下方向を逆転させながら移動して、６組目から８組目の９個のインシュレータ１２ｆ，１２ｇ，１２ｈの上下方向を揃える（図１２（ｃ）参照）。以後同様にして、３個ずつの一組のインシュレータ１２ｂ〜１２ｅごとに、上流側の１組目の各インシュレータ１２ａから該組の各インシュレータ１２ｂ〜１２ｅまでの各インシュレータ１２を上下方向を逆転させながら移動して、該組の各インシュレータ１２ｂ〜１２ｅから８組目の各インシュレータ１２ｈまでの各インシュレータ１２の上下方向を順に揃えていく。そして、最上流側の１組目の各インシュレータ１２ａを上下方向を逆転させながら移動して、第１インシュレータ列５１及び第２インシュレータ列５２の２４個のすべてのインシュレータ１２を、上下方向を揃えて１列に整列させる（図１２（ｄ）参照）。このように、パラ巻線１４の渡り部１４Ｔは捻られるが、各渡り部１４Ｔの捻りは半回転であり、パラ巻線１４が太い線であっても問題が生じることはない。

即ち、各相毎に同一のパラ巻線１４によって連結される隣り合う第１インシュレータ列５１の各インシュレータ１２と第２インシュレータ列５２のインシュレータ１２間を境にして、上流側の各インシュレータ１２と下流側の各インシュレータ１２の一方を上下方向を逆転させながら移動することで、隣り合う各インシュレータ１２の上下方向を揃えることができる。なお、隣り合う３相の各インシュレータ１２を逆転させる順番は任意であり、例えば、中間に位置する２組目乃至７組目のインシュレータ１２ｂ〜１２ｇを基準にして、上流側の各インシュレータ１２と下流側の各インシュレータ１２の両方を同時に上下方向を逆転させながら移動してもよい。
例えば、３相分のコイル群１８が９個のインシュレータ１２で構成される場合は、両端に位置する３個ずつのインシュレータ１２を両方同時に逆方向に回転させて直線状に移動することによっても、第１インシュレータ列５１及び第２インシュレータ列５２の各インシュレータ１２を、上下方向を揃えて１列に整列させることができる。

従って、図１２（ｄ）に示すように、上下方向を揃えて１列に整列配置された第１インシュレータ列及び第２インシュレータ列の各インシュレータ１２には、パラ巻線１４が一端側（内側巻線支持部３４側、図中上側）から巻き始め、他端側（外側巻線支持部３０側、図中下側）で巻き終わるように巻回されており、同相の隣接するコイル１３の第２巻き端４２（巻終わり端）と第１巻き端４１（巻始め端）とが、それぞれ渡り部１４Ｔによって接続されている。

次に、ステータ１０の組み付けについて図１３を参照して説明する。同一のパラ巻線１４で連続して巻回された複数（８個）のコイル１３からなるＵ相、Ｖ相、及びＷ相のコイル群１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの各コイル１３ｕ，１３ｖ，１３ｗは、それぞれ２つおきにステータコア１１のティース１１ｂに対応して径方向外方に円環状に配置される。そして、全コイル１３を、縮径する方向（矢印方向）に同時に移動させて、インシュレータ１２の角穴２４ａにステータコア１１のティース１１ｂを挿入する。

ここで、インシュレータ１２が、ステータコア１１のティース１１ｂに挿入されて径方向外方に向かう放射状に配置されたとき、隣接するインシュレータ１２間の空間は径方向外方に向かうに従って次第に大きくなる。しかしながら、インシュレータ１２に巻回されたコイル１３は、径方向内側より径方向外側に巻かれる層数を多くし、径方向外側部分が周方向に膨らむように形成することで、該空間は無駄なくパラ巻線１４で埋められ、占積率を向上することができる。

また、ステータコア１１の径方向外方に円環状に配置されたコイル１３が縮径方向に移動すると、周方向長さが短くなる分、渡り部１４Ｔに弛みが生じるが、インシュレータ１２の角穴２４ａにステータコア１１のティース１１ｂを挿入した後、渡り部１４Ｔを外側巻線支持部３０の外側支持点Ｄと内側巻線支持部３４の内側支持点Ｅに係止した状態で、図２に示すように、渡り部１４Ｔを略Ｓ字状に折り曲げ成形することにより、この弛みを吸収して渡り部１４Ｔに張力が付与される。

次いで、ステータコア１１に配置されたＵ相コイル群１８ｕのパラ巻線１４ｕの一方の端部をＵ相接続端子１５ｕに接続し、同様に、Ｖ相コイル群１８ｖのパラ巻線１４ｖの一方の端部をＶ相接続端子１５ｖに接続し、更にＷ相コイル群１８ｗのパラ巻線１４ｗの一方の端部をＷ相接続端子１５ｗに接続する。そして、各パラ巻線１４ｕ、１４ｖ、１４ｗの他方の端部を中点端子１６に接続する（図２参照）。

これにより、各コイル１３は、第１巻き端４１が同相のコイル１３の中で隣接するコイル１３の第２巻き端４２に、異相のコイル１３を跨いで、渡り部１４Ｔを介して繋がり、３相スター結線されたステータ１０が組み付けられる。

以上説明したように、本実施形態に係る電動機の突極集中巻きステータの製造方法によれば、３×ｎ（ｎ：整数）個分のインシュレータ１２と、３×ｍ（ｍ：整数）個分のインシュレータ１２とを、互いに上下方向を逆に向けてそれぞれ１列に配列して第１インシュレータ列５１と第２インシュレータ列５２を形成する。そして、第１インシュレータ列５１の３個分の各インシュレータ１２の一端側からパラ巻線１４を巻き始め、他端側で巻き終わるように巻回し、更に同一のパラ巻線１４により、第２インシュレータ列５２の３個分の各インシュレータ１２の一端側から巻線を巻き始め、他端側で巻き終わるように巻回することを、第１及び第２インシュレータ列５１、５２の３個分の各インシュレータ１２に交互に行って、すべての各インシュレータ１２にパラ巻線１４を巻回する。その後、隣り合う第１インシュレータ列５１と第２インシュレータ列５２のインシュレータ１２間を境にして、上流側または下流側の各インシュレータ１２を上下方向を逆転させながら移動して、すべてのインシュレータ１２の上下方向を揃えて１列に整列させる。そして、この整列配置された各インシュレータ１２をステータコア１１のティース１１ｂに挿入してステータ１０を製造する。これにより、同相異極コイル極間結線を廃止してバスリングなどの結線用部材を不要とし、部品点数及び組付け工数を削減して製造コストを大幅に抑制することができる。また、渡り部１４Ｔを対角線上に配索する連続巻き巻線構造が可能となり、渡り部１４Ｔをコイル１３の外周側などに迂回させる必要がなくなり、巻線長さのばらつきを低減すると共に渡り部の長さを短縮して、材料費の削減、銅損の低下による電動機の性能向上が図られる。また、渡り部を過剰に捻ることがなく、太い巻線を採用することができる。

また、ノズル５３が、第１及び第２インシュレータ列５１、５２の各インシュレータ１２に対して、それぞれ上下方向を１８０°逆に向けて、パラ巻線１４を繰り出しながらインシュレータ１２の周囲を相対回転、及び相対上下移動して各インシュレータ１２にパラ巻線１４を巻回するようにしたので、各コイル１３間を接続するパラ巻線１４である渡り部１４Ｔと干渉することなく、同一のパラ巻線１４で各インシュレータ１２に連続して巻回することができる。

更に、第１インシュレータ列５１の各インシュレータ１２の一端側支持部３４及び他端側支持部３０と、第２インシュレータ列５２の各インシュレータ１２の一端側支持部３４及び他端側支持部３０とを、互いに向かい合って配置し、上流側または下流側の各インシュレータ１２を上下方向を逆転させながら移動する際に、パラ巻線１４が、各インシュレータ１２に設けられた一端側支持部３４及び他端側支持部３０に支持されるようにしたので、第１インシュレータ列５１と第２インシュレータ列５２の各インシュレータ１２を整列させる工程と、パラ巻線１４を一端側支持部３４及び他端側支持部３０に支持する工程と、を同じタイミングで行うことができる。また、パラ巻線１４を一端側支持部３４及び他端側支持部３０に支持することで、パラ巻線１４のばらけが防止されると共に、パラ巻線１４のスプリングバックによる巻太りが抑制され、占積率を高めることができ、電動機１の性能が向上する。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、本実施形態では、ノズル５３は、第１と第２インシュレータ列５１，５２の一方の各インシュレータ１２から他方の各インシュレータ１２にパラ巻線１４を巻回する際に、ノズル５３を上下方向に１８０°回転させている。この代わりに、第１と第２インシュレータ列５１，５２の各インシュレータ１２を回転中心線ＲＬを中心に回転させて、パラ巻線１４を巻回するようにしてもよい。

また、電気自動車に搭載される電動機の突極集中巻きステータとして説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車の電動機であってもよい。

１ アウターロータ型電動機（電動機）
１０ ステータ（突極集中巻きステータ）
１１ ステータコア
１１ｂ ティース
１２ インシュレータ
１３ コイル
１４ パラ巻線（巻線）
３０ 外側巻線支持部（他端側支持部）
３４ 内側巻線支持部（一端側支持部）
４１ 第１巻き端（一端側）
４２ 第２巻き端（他端側）
５１ 第１インシュレータ列
５２ 第２インシュレータ列
５３ ノズル

Claims (3)

1. 径方向に延出する複数のティースを有するステータコアと、
   前記複数のティースの周囲にそれぞれ配置され、筒状に形成される複数のインシュレータと、
   巻線を前記各インシュレータの周囲に突極集中巻きで巻回することで形成される、複数のコイルと、
   を有し、周方向に隣接する前記各コイルが互いに異相となるように配置される、電動機の突極集中巻きステータの製造方法であって、
   ３×ｎ（ｎ：整数）個分の前記各インシュレータを、前記各インシュレータの上下方向を揃えて１列に配列して第１インシュレータ列を形成するとともに、３×ｍ（ｍ：整数）個分の前記各インシュレータを、該第１インシュレータ列の前記各インシュレータと前記上下方向を逆に向けて、前記第１インシュレータ列に平行に隣接させ、１列に配列して第２インシュレータ列を形成する第１工程と、
   前記第１インシュレータ列の３個分の前記各インシュレータに、それぞれ対応する相の巻線を前記各インシュレータの上下方向の一端側から巻き始め、他端側で巻き終わるように巻回する工程と、前記第２インシュレータ列の３個分の前記インシュレータに、それぞれ対応する相の巻線を前記各インシュレータの上下方向の前記一端側から巻き始め、前記他端側で巻き終わるように巻回する工程と、を各相毎に同一の巻線を用いて交互に行い、３×ｎ個分の前記各インシュレータと、３×ｍ個分の前記各インシュレータに前記巻線を巻回する第２工程と、
   各相毎に前記同一の巻線によって連結される隣り合う前記第１インシュレータ列の前記各インシュレータと前記第２インシュレータ列の前記インシュレータ間を境にして、上流側の前記各インシュレータと下流側の前記各インシュレータの一方を前記上下方向を逆転させながら移動し、前記第１インシュレータ列及び前記第２インシュレータ列を、前記各インシュレータの前記上下方向を揃えながら１列に整列させる第３工程と、
   １列に整列配置された前記第１インシュレータ列及び前記第２インシュレータ列の前記各インシュレータを前記ステータコアのティースに挿入する第４工程と、
   を備えることを特徴とする電動機の突極集中巻きステータの製造方法。
2. 前記第２工程において、
   前記巻線は、該巻線を繰り出しながら前記インシュレータの周囲を相対回転すると共に上下方向に相対移動するノズルによって前記インシュレータに巻回され、
   前記ノズルは、前記第１と第２インシュレータ列の一方の前記各インシュレータに前記巻線を巻回した後、前記上下方向を１８０°逆に向けて前記第１と第２インシュレータ列の他方の前記各インシュレータに前記巻線を巻回することを特徴とする請求項１に記載の電動機の突極集中巻きステータの製造方法。
3. 前記各インシュレータは、上下方向一端側および他端側に前記巻線を支持する一端側支持部及び他端側支持部を備え、
   前記第１工程において、前記第１インシュレータ列の各インシュレータの一端側支持部及び他端側支持部と、前記第２インシュレータ列の各インシュレータの一端側支持部及び他端側支持部とは、互いに向かい合って配置され、
   前記第３工程において、前記巻線は、前記上流側の各インシュレータと前記下流側の各インシュレータの一方を前記上下方向を逆転させながら移動することで、前記一端側支持部及び他端側支持部に支持されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動機の突極集中巻きステータの製造方法。

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