JP2022084044A - 回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置、回転電機のステータコイルの連続コイルの製造方法、および、回転電機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業性を向上させ生産性を高め、小型化を実現できる回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置、回転電機のステータコイルの連続コイルの製造方法、および、回転電機の製造方法を提供する。【解決手段】収納部４１１を保持する第１、第２保持部２５１、２５２と、コイルエンド部４３１、４３２を成形する第１、第２下型２１１、２１２とを有する下型ユニット２０６と、下型ユニット２０６の上方に、コイルエンド部４３１、４３２を成形する第１、第２上型２２１、２２２を有する上型ユニット２０５と、第１、第２保持部２５１、２５２間の距離を変更可能な移動部２２とからなる１対のユニットが、連続コイル５を構成する単位コイル４の個数分、移動方向Ｗにあらかじめ設定された間隔に配置され、下型ユニット２０６と、上型ユニット２０５との上下方向Ｖの位置関係を可動する可動部２１とを有する。【選択図】図１３

Description

本願は、回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置、回転電機のステータコイルの連続コイルの製造方法、および、回転電機の製造方法に関するものである。

従来の回転電機のステータコイルの製造装置によれば、分布巻のステータコイルを備えるインナーロータ型の回転電機のコイル組み込み工程は、ステータコアにコイルを収納し、隣り合うコイルのコイルエンド部の径方向の重なりを極力少なくなるよう、人手でコイルを曲げながら組み込んでいくため、労力と技能を必要とする作業となっている。

また、従来は作業者が巻枠から取り外した状態の巻線が完了した中間体の収納部をステータコアのスロットに収納した後、コイルエンド部をステータコアの外周側に凸になるよう木槌、へらなどの工具を用いて押し曲げ、極力隣のコイルと重なりを少なく、かつ外径寸法の膨らみを少なくするように、渡り線で連結された複数の単位コイルを他のコイル同士をかわしながらステータコアの全周に亘って１個ずつ組み込んでいた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３－１９２３６０号公報

従来の回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置、回転電機のステータコイルの連続コイルの製造方法、および、回転電機の製造方法は、作業性が悪く生産性が低下し、大型化となるという問題点があった。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、
作業性を向上させ生産性を高めると共に、小型化を実現できる回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置、回転電機のステータコイルの連続コイルの製造方法、および、回転電機の製造方法を提供することを目的とする。

本願に開示される回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置は、
複数のスロットが周方向に設けられた円環状のステータコアの前記スロットに挿入され、複数個円環状に並べられてステータコイルを構成する、複数の単位コイルが渡り線で連結された連続コイルを製造する回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置であって、
前記単位コイルは、複数の前記スロットのうちの対応するあらかじめ設定された２つの前記スロットに収納される収納部と、当該収納部の軸方向の両側に位置するコイルエンド部とを備え、
複数の前記単位コイルの前記コイルエンド部の形状を、前記回転電機の周方向で２分する第１平面に対し非対称、かつ、複数の前記スロットに挿入されて複数個円環状に並べられ、前記ステータコイルを形成する立体波形形状に同時に成形しながら、
前記収納部のうち異なる前記スロットに収納される２つの前記収納部間の距離が、あらかじめ設定された２つの前記スロットの距離になるよう成形する成形装置を備えたものである。
また、本願に開示される回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置は、
複数のスロットが周方向に設けられた円環状のステータコアの前記スロットに挿入され、複数個円環状に並べられてステータコイルを構成する、複数の単位コイルが渡り線で連結された連続コイルを製造する回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置であって、
前記単位コイルは、複数の前記スロットのうちの対応するあらかじめ設定された２つの前記スロットに収納される収納部と、当該収納部の軸方向の両側に位置するコイルエンド部とを備え、
互いに平行にあらかじめ設定された距離隔てて配置された、一方の前記収納部を保持する第１保持部、および、他方の前記収納部を保持する第２保持部と、前記第１保持部の一端部と、前記第２保持部の一端部とをつなげ、一方の前記コイルエンド部を成形する第１下型と、前記第１保持部の他端部と、前記第２保持部の他端部とをつなげ、他方の前記コイルエンド部を成形する第２下型とを有する下型ユニットと、
前記下型ユニットの上方に、前記第１下型と対向する位置に設けられ、一方の前記コイルエンド部を成形する第１上型と、前記第２下型と対向する位置に設けられ、他方の前記コイルエンド部を成形する第２上型とを有する上型ユニットと、
前記第１保持部および前記第２保持部間の前記距離を変更可能な移動部とからなる１対のユニットが、前記連続コイルを構成する前記単位コイルの個数分、移動方向にあらかじめ設定された間隔に配置され、
前記下型ユニットと、前記上型ユニットとの上下方向の位置関係を可動する可動部とを有する成形装置を備えたものである。
また、本願に開示される回転電機のステータコイルの連続コイルの製造方法は、
上記に記載の回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置を用いた回転電機のステータコイルの連続コイルの製造方法において、
前記コイルエンド部の形状を、前記回転電機の周方向で２分する第１平面に対し非対称、かつ、複数の前記スロットに挿入されて複数個円環状に並べられ、前記ステータコイルを形成する立体波形形状に同時に成形しながら、
前記収納部のうち異なる前記スロットに収納される２つの前記収納部間の距離が、あらかじめ設定された２つの前記スロットの距離になるよう成形するものである。
また、本願に開示される回転電機の製造方法は、
上記に記載の回転電機のステータコイルの連続コイルの製造方法にて製造された前記連続コイルの前記収納部を、前記ステータコアの前記スロットのあらかじめ設定された位置に設置してステータを形成し、前記ステータにロータを設置するものである。

本願に開示される回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置、回転電機のステータコイルの連続コイルの製造方法、および、回転電機の製造方法によれば、
作業性を向上させ生産性を高めると共に、小型化を実現できる。

実施の形態１によるステータの構成を示す斜視図である。 図１に示したステータとロータとを組み合わせた回転電機の構成を示す斜視図である。 図２に示した回転電機の軸方向の断面を示す断面図である。 図１に示したステータのステータコイルの連続コイルの構成を示す斜視図である。 図４に示した連続コイルの単位コイルの構成を示す斜視図である。 図５に示した単位コイルの構成を示す正面図である。 図５に示した単位コイルの構成を示す側面図である。 図５に示した単位コイルの構成を示す底面図である。 実施の形態１による回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置の連続中間体を形成する巻取装置の構成を示す図である。 図７に示した巻取装置の矢印Ｋから矢視した構成を示す上面図である。 図７に示した巻取装置の巻枠の構成を示す斜視図である。 図９Ａに示した巻取装置の巻枠の使用状態を示す斜視図である。 図５に示した連続コイルの連続中間体の構成を示す正面図である。 図１０に示した連続中間体の中間体と図４に示した連続コイルの単位コイルとの構成の違いを示すための斜視図である。 図１１Ａに示した図１０に示した連続中間体の中間体と図４に示した連続コイルの単位コイルとの構成の違いを示すための矢印Ｊから矢視した構成を示す底面図である。 実施の形態１による連続コイルの成形方法を示したフローチャートである。 実施の形態１による回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置の成形装置の構成を示す斜視図である。 図１３に示した成形装置の構成の一部を示す斜視図である。 図１３に示した成形装置を用いた成形方法の工程を示す図である。 図１３に示した成形装置を用いた成形方法の工程を示す図である。 図１３に示した成形装置を用いた成形方法の工程を示す図である。 図１３に示した成形装置を用いた成形方法の工程を示す図である。 図１３に示した成形装置を用いた成形方法の工程を示す図である。 図１３に示した成形装置を用いた成形方法の工程を示す図である。 実施の形態１による連続コイルを用いたステータコイルの製造方法を示す斜視図である。 実施の形態１による連続コイルを用いたステータコイルの製造方法を示す斜視図である。 実施の形態１による連続コイルを用いたステータコイルの製造方法を示す斜視図である。 実施の形態１による連続コイルを用いたステータコイルの製造方法を示す斜視図である。 実施の形態１による連続コイルを用いたステータコイルの製造方法を示す斜視図である。 実施の形態１による連続コイルを用いたステータコイルの製造方法を示す上面図である。 実施の形態１による連続コイルを用いたステータコイルの製造方法を示す上面図である。 実施の形態１による連続コイルを用いたステータコイルの製造方法を示す部分断面図である。 実施の形態１による連続コイルを用いたステータコイルの製造方法を示す部分断面図である。

本願は、モータまたは発電機のステータ、ステータの製造方法、および、固定子コアの磁極ティースごとに分布巻によってコイルを形成されるインナーロータ型の回転電機における回転電機のステータコイルの連続コイルに関するものである。

実施の形態１．
以下、この実施の形態１について、図面を参照して説明する。本実施の形態１では、４８スロットの回転電機１について説明する。但し、回転電機１のスロット数は適宜増減可能である。また、回転電機１における各方向を、それぞれ周方向Ｚ、回転電機１の回転軸の軸方向Ｙとして示す。よって、他の部分においても、これらの方向を基準として各方向を示して説明する。

図１は実施の形態１によるステータの構成を示す斜視図である。図２は図１に示したステータとロータとを組み合わせた回転電機の構成を示す斜視図である。図３は図２に示した回転電機の軸方向の断面を示す断面図である。図４は図１に示したステータのステータコイルの連続コイルの構成を示す斜視図である。図５は図４に示した連続コイルの単位コイルの構成を示す斜視図である。図６Ａは図５に示した単位コイルの構成を示す正面図である。図６Ｂは図５に示した単位コイルの構成を示す側面図である。図６Ｃは図５に示した単位コイルの構成を示す底面図である。

図７は実施の形態１による回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置の連続中間体を形成する巻取装置の構成を示す図である。図８は図７に示した巻取装置の矢印Ｋから矢視した構成を示す上面図である。図９Ａは図７に示した巻取装置の巻枠の構成を示す斜視図である。図９Ｂは図９Ａに示した巻取装置の巻枠の使用状態を示す斜視図であり、巻枠に連続中間体が巻回された状態を示す図である。図１０は図５に示した連続コイルの連続中間体の構成を示す正面図であり、図９Ｂの巻枠から連続中間体を外した状態を示す図である。

図１１Ａは図１０に示した連続コイルの成形前の連続中間体の中間体と図４に示した連続コイルの成形後の単位コイルとの構成の違いを示すための斜視図である。図１１Ｂは図１１Ａに示した図１０に示した連続コイルの成形前の連続中間体の中間体と図４に示した連続コイルの成形後の単位コイルとの構成の違いを示すための矢印Ｊから矢視した構成を示す底面図である。図１２は実施の形態１による連続コイルの成形方法を示したフローチャートである。

図１３は実施の形態１による回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置の成形装置の構成を示す斜視図である。図１４は図１３に示した成形装置の構成の一部を示す斜視図である。図１５から図２０は図１３に示した成形装置を用いた成形方法の工程を示す図である。図１５は成形装置に連続中間体を装着した状態を示す図である。図１６は図１５に示した状態の成形装置の正面図である。図１７は図１６の次工程である加圧工程における成形装置の正面図である。図１８は図１７の次工程である取り出し工程における成形装置の正面図である。図１９は図１８に示した成形装置の一部を示した斜視図である。図２０は図１３に示した成形装置を用いた成形方法の工程を示す図である。

図２１Ａから図２１Ｄは実施の形態１による連続コイルを用いたステータコイルの製造方法を示す斜視図であり、図２１Ａから図２１Ｄは実施の形態１による連続コイルの渡り線でつながれた２個の単位コイルを例として、スロットに収納する前の形状に変形させる手順を示した図である。図２２は実施の形態１による連続コイルを用いたステータコイルの製造方法を示す斜視図であり、図２１の手順を経て連続コイルの渡り線を成形し終えたステータコアの挿入前の４連続の単位コイルの状態を示した図である。

図２３Ａは実施の形態１による連続コイルを用いたステータコイルの製造方法を示す上面図であり、連続コイルの１個目の単位コイルをスロットに収納した状態を示す図である。図２３Ｂは実施の形態１による連続コイルを用いたステータコイルの製造方法を示す上面図であり、連続コイルの２個目の単位コイルをスロットに収納した状態を示す図である。図２４Ａは実施の形態１による連続コイルを用いたステータコイルの製造方法を示す部分断面図であり、連続コイルの１個目の単位コイルをスロットに収納した状態を示す図である。図２４Ｂは実施の形態１による連続コイルを用いたステータコイルの製造方法を示す部分断面図であり、連続コイルの２個目の単位コイルをスロットに収納した状態を示す図である。

図１において、ステータ１００は、主にステータコア２とステータコイル４０とからなる。ステータコア２は、複数のスロット１０１および複数のティース１０２が周方向Ｚに交互に設けられ円環状にて形成される（図２３参照）。ステータ１００は、分布巻の３相のステータコイル４０を有する、４８個のスロット１０１の回転電機のステータ１００を例にとり、以下説明する。尚、ステータ１００は、分布巻の３相のステータコイル４０を有する、４８スロットの回転電機のステータ１００に限られないことは言うまでもない。
ステータコイル４０はステータコア２のスロット１０１に挿入され、複数個円環状に並べられて構成される。

図２および図３において、回転電機１は、ロータ５０をステータ１００の内周側に組み合わされて構成される。ロータ５０は、永久磁石５０１が磁石保持円筒５０２に内蔵される。ロータ５０とステータ１００とは同軸を保つように、ロータ５０の外周面と、ステータ１００の内周面との隙間は、例えば０．７ｍｍで組み合わせる。図示していないが、磁石保持円筒５０２の内周面には回転電機１の回転軸が嵌合され、ステータ１００の外周面にはハウジングが嵌合される。よって、ロータ５０とステータ１００との位置関係はハウジングと回転軸とで保たれる構造となる。

図４、図５および図６において、ステータコイル４０は連続コイル５にて形成される。連続コイル５は複数の単位コイル４同士が渡り線４２３で連結され形成される。連続コイル５の両端の単位コイル４から出ている端末線は、それぞれ巻取工程の巻始線４２１、巻終線４２２である。

単位コイル４は、複数のスロット１０１のうちの対応するあらかじめ設定された２つのスロット１０１に収納される収納部４１１と、収納部４１１の軸方向Ｙの両側に位置するコイルエンド部としての第１コイルエンド部４３１および第２コイルエンド部４３２とを備える。第１コイルエンド部４３１および第２コイルエンド部４３２の形状は、回転電機１の周方向Ｚで２分（長さＨ１＝長さＨ２）する第１平面Ｈに対し非対称、かつ、複数のスロット１０１に挿入されて複数個円環状に並べられ、ステータコイル４０を形成する立体波形形状に形成される。さらに、第１コイルエンド部４３１および第２コイルエンド部４３２の形状は、回転電機１の回転の中心軸の軸方向Ｙに直交して２分（長さＴ１＝長さＴ２）する第２平面Ｔに対し対称に形成される。

次に上記のように構成される実施の形態１の回転電機のステータコイルの連続コイルの製造方法について説明する。まず、後述する成形装置に設置する、導線１１を巻回して、渡り線４２３にて連結された複数の単位コイル４の中間体４１にて形成される連続コイル５の連続中間体５１（図１０参照）を形成する巻取装置７０を用いて巻取工程を行う。図７および図８に示すように、複数の線材ドラム１０から引き出された断面形状が略円形である複数の導線１１を、ガイドローラ１２１の各溝部１２０にそれぞれ通過させて、各溝部１２０の出口で導線１１同士をねじれて重なることなく整列された１つの導線束３に集約する。

またこの際、ガイドローラ１２１の各溝部１２０を導線１１が通過することにより、線材ドラム１０に巻回されることによって導線１１についた弧状の巻き癖を真っ直ぐに伸ばすとともに、導線１１に張力を掛けた状態とする。尚、上下のガイドローラ１２１間の隙間の間隔を適宜設定することにより、導線束３に掛けられる張力は、調整可能である。

次に、張力が掛かった状態の導線束３を、巻枠７１の溝部７１４内に、巻枠７１の回転軸７３を回転させてあらかじめ設定された回数分だけ巻き取る。巻枠７１には、導線束３を巻回する溝部７１４が連続コイル５を構成する単位コイル４の個数分、複数のガイド部７１１を介して形成される。そして、導線束３は、これより溝部７１４内で、巻き乱れを防止しつつ略六角柱形状に巻き取られる。巻枠７１の１つの溝部７１４に巻線が完了すると、規定の長さの渡り線４２３を形成した後、隣接する巻枠７１の溝部７１４内に導線束３を導入し、同様の工程を繰り返し巻枠７１の溝部７１４内に、巻枠７１の回転軸７３を回転させてあらかじめ設定された回数分だけ巻き取る（図９Ｂ）。

そして、全ての巻枠７１の溝部７１４に導線束３の巻き取りが終了すると、巻取装置７０の回転軸７３から巻枠７１から巻回が完了した連続中間体５１を取り外し巻取工程を完了する。

巻取工程を完了し、巻枠７１から取り外した連続中間体５１は、図１０に示すように、略六角柱形状の中間体４１が渡り線４２３にて接続され構成される。そして、この中間体４１の第１コイルエンド部４４１および第２コイルエンド部４４２を、ステータコア２へ組み込む前に、図６に示すような形状に成形する。すなわち、単位コイル４の第１コイルエンド部４４１および第２コイルエンド部４４２は、第２平面Ｔに対して対称、かつ、第１平面Ｈに対して非対称な立体波形形状である。すなわち、ステータコア２に連続コイル５が収納された後のままの形状に成形される。

次に、連続コイル５の第１コイルエンド部４４１および第２コイルエンド部４４２の成形工程を具体的に説明する。その前に、成形工程前の中間体４１と成形後の単位コイル４との形状の違いを図１１を用いて説明する。図に示すように、成形前の中間体４１は、平面状に構成されており、成形後の単位コイル４は立体波形形状に成形されていることが分かる。

次に、コイルエンド部４４０を成形する成形装置２０について図１３および図１４を用いて説明する。図１３に示すように、成形装置２０は、上型ユニット２０５と、下型ユニット２０６と、上型ユニット２０５を下型ユニット２０６に対して上下方向Ｖに離合可能に案内するガイドポスト２７とを備える。尚、成形装置２０において、紙面上の上下の方向を上下方向Ｖとし、上下方向Ｖに直交する左右方向を移動方向Ｗとし、上下方向Ｖおよび移動方向Ｗに直交する方向を延在方向Ｇとして示す。

下型ユニット２０６は載置台２０７の上面に、また、上型ユニット２０５は可動プレート２０８の下面に、各々が等間隔に、ここでは連続コイル５を構成する単位コイル４の個数分である、４セットが配置される。ガイドポスト２７は、載置台２０７上の四隅に設けられる。図１４に示すように、ガイドポスト２７は、載置台２０７上に下端が固定された第１軸棒２７７と、第１軸棒２７７の周囲に挿通された第１圧縮バネ２７２とからなる。第１軸棒２７７は、可動プレート２０８に貫通して配置される。

第１圧縮バネ２７２は、載置台２０７と、可動プレート２０８との間に挟まれて、可動プレート２０８、すなわち、上型ユニット２０５を上下方向Ｖに移動可能に、かつ、下型ユニット２０６と上型ユニット２０５との上下方向Ｖの間に間隔を開けて可動プレート２０８を弾性をもって支持している。よって、可動プレート２０８、第１軸棒２７７、および、第１圧縮バネ２７２が、下型ユニット２０６と、上型ユニット２０５との上下方向Ｖの位置関係を可動する可動部２１を構成する。

図１４に示すように、下型ユニット２０６の１セットは、第１保持部２５１と、第２保持部２５２と、スライド部２３と、第１下型２１１と、第２下型２１２と、第２軸棒２４２と、第３軸棒２４４と、第２圧縮バネ２４１と、第３圧縮バネ２４３とを備える。第１保持部２５１および第２保持部２５２は、載置台２０７上にスライド部２３を介して、第１保持部２５１および第２保持部２５２が延在方向Ｇと平行となるように設けられる。

第１保持部２５１は、中間体４１の２つの直線状の収納部４１１の一方を保持する第１溝部２５３を備える。第２保持部２５２は、中間体４１の２つの直線状の収納部４１１の他方を保持する第２溝部２５４を備える。第１保持部２５１および第２保持部２５２は、スライド部２３上で、相互に、独立して移動方向Ｗに移動可能に配置される。また、第１下型２１１は、中間体４１の第１コイルエンド部４４１の成形に利用する。第２下型２１２は、中間体４１の第２コイルエンド部４４２の成形に利用する。

第１下型２１１と第２下型２１２とは、載置台２０７の上にスライド部２３と移動方向Ｗと平行に、スライド部２３を間に挟んで配置される。第１下型２１１は、第１溝部２５３の一端部６１と第２溝部２５４の一端部８１とにつながり、第１溝部２５３、および、第２溝部２５４より、上下方向Ｖの下方側に窪む非対称な弧状を有する型である。また第２下型２１２は、第１溝部２５３の他端部６２と第２溝部２５４の他端部８２とにつながり、第１溝部２５３、および、第２溝部２５４より、上下方向Ｖの下方側に窪む非対称な弧状を有する型である。

尚、第１下型２１１と第２下型２１２の上下方向Ｖの下方側に窪む非対称な弧状の形状は、例えば、従来の作業において作業者がコイルエンド部を隣接するコイルエンド部との重なりを避けるように木槌、へらなどを用いて成形しながら、単位コイルを順々に組み込んだ後、形がなじんだ頃に取り外し再度ばらばらにして形状をデータ化し、そこで得られたデータに基づいて設計した形状にて形成することが可能である。

または、組み込んだ後の形状から各々の単位コイルの理想形状を求めるような独自のシミュレーションソフトを作成することで設計して形成することも可能である。尚、第１下型２１１と第２下型２１２の上下方向Ｖの下方側に窪む非対称な弧状の形状は、単位コイル４が理想的に組み込まれた固定子の画像データは当業者であれば入手可能であり、この画像データから各々の単位コイルの形状を推測することは可能である。また、隣接するコイルエンド部同士の接触、圧力が最小となるような形状を導き出すことも当業者であれば可能である。

第２軸棒２４２は、その一端部が、第１保持部２５１をスライド部２３の移動方向Ｗと同じ方向に内側から貫通し、その他端部が、第１保持部２５１と第２保持部２５２との中間に設けられた固定部２８に固定されている。第２圧縮バネ２４１は、第２軸棒２４２の周囲に挿通され、その一端部が、第１保持部２５１の内側面に当接し、他端部が固定部２８に当接している。

同様に、第３軸棒２４４は、その一端部が、第２保持部２５２をスライド部２３の移動方向Ｗと同じ方向に内側から貫通し、その他端部が、第１保持部２５１と第２保持部２５２との中間に設けられた固定部２８に固定されている。第３圧縮バネ２４３は、第３軸棒２４４の周囲に挿通され、その一端部が、第２保持部２５２の内側面に当接し、他端部が固定部２８に当接している。そして、第１保持部２５１および第２保持部２５２は、平行に設置された第１下型２１１および第２下型２１２の間でこれらの移動方向Ｗに沿って、スライド部２３は、第２圧縮バネ２４１、第３圧縮バネ２４３を付勢、または、開放により移動方向Ｗに移動可能な構成となる。また、上型ユニット２０５の下降の成形ストッパ３０を備える。

尚、第２軸棒２４２および第３軸棒２４４の外側の端部には、それぞれストッパ２９が取り付けられる。ストッパ２９により、第１保持部２５１と第２保持部２５２との移動方向Ｗの間隔の初期値を調整できる。このように、スライド部２３、第２軸棒２４２、第３軸棒２４４、第２圧縮バネ２４１、および、第３圧縮バネ２４３などにより、第１保持部２５１および第２保持部２５２間の距離を変更可能な移動部２２が構成される。

図１３に示すように、上型ユニット２０５は、第１下型２１１と共に中間体４１の第１コイルエンド部４４１の成形に利用する第１上型２２１と、第２下型２１２と共に中間体４１の第２コイルエンド部４４２の成形に利用する第２上型２２２とを備える。第１上型２２１の下面は上下方向Ｖの下方に突出し、第１下型２１１の上面の窪みに沿う形状にて形成される。同様に第２上型２２２の下面は上下方向Ｖの下方に突出し、第２下型２１２の上面の窪みに沿う形状にて形成される。

また、図２０に示すように、第１保持部２５１は第１ホルダ２６１から回転軸３１を介して回転でき、また、第２保持部２５２は第２ホルダ２６２から回転軸３１を介して回転可能な構成となっている。この回転角度はストッパ（図示せず）により角度調整可能な構成となっている。

このように構成された成形装置２０を用いて、可動プレート２０８を下降させ、下型ユニット２０６の第１下型２１１と上型ユニット２０５の第１上型２２１との間に、連続中間体５１を構成する中間体４１の第１コイルエンド部４４１を挟み、同時に、下型ユニット２０６の第２下型２１２と上型ユニット２０５の第２上型２２２との間に、中間体４１の第２コイルエンド部４４２を挟んで加圧することにより中間体４１を単位コイル４に成形する方法を行う。

当該方法の詳細について、図１２から図１９を交えて説明する。まず、連続中間体５１の中間体４１の２つの収納部４１１を、それぞれあらかじめ設定された位置に配置する配置工程（図１２のステップＳＴ１）について説明する。具体的には、中間体４１の２つの収納部４１１を、成形装置２０の第１保持部２５１の第１溝部２５３と第２保持部２５２の第２溝部２５４とに図１５に示すように、それぞれに挿入する。

その際、中間体４１の渡り線４２３同士がねじれることなく移動方向Ｗとほぼ平行となるように、全ての中間体４１の２つの収納部４１１を、第１保持部２５１の第１溝部２５３と第２保持部２５２の第２溝部２５４にセットする。次に、収納部４１１の両側に設けられた第１コイルエンド部４４１と第２コイルエンド部４４２を挟み込んであらかじめ設定された形状に加圧成形しながら、２つの収納部４１１の移動方向Ｗの間隔（幅Ｗ１）が収納されるあらかじめ設定された２つのスロット１０１のピッチＰ（図２３Ａ参照）に基づく長さ（幅Ｗ２）となるように成形する移動工程および加圧工程を説明する。

上型ユニット２０５をガイドポスト２７に沿って下降させる移動工程を行う（図１２のステップＳＴ２）。まず、図１６に示した状態から、第１上型２２１、第２上型２２２を第１コイルエンド部４４１、第２コイルエンド部４４２に当接させ、さらに上型ユニット２０５を上下方向Ｖに下降させる。すると、第１コイルエンド部４４１および第２コイルエンド部４４２が徐々に変形を始める。そして、図１７に示すように、上型ユニット２０５を成形ストッパ３０に当たるまで下降させる。

すなわち、第１上型２２１と第１下型２１１とで、第１コイルエンド部４４１を挟み込むまで加圧され、同時に、第２上型２２２と第２下型２１２とで第２コイルエンド部４４２を挟み込むまで加圧する加圧工程を行い、全ての単位コイル４の成形が完了する（図１２のステップＳＴ３）。次に、図１８に示すように、上型ユニット２０５を上昇させて、全ての単位コイル４を第１保持部２５１、第２保持部２５２から取り出す取り出し工程を行う（図１２のステップＳＴ４）。

今回の場合、第１コイルエンド部４４１、第２コイルエンド部４４２を平面形状から立体波形形状へ変形させる際には、２つの収納部４１１の移動方向Ｗの間隔は、図１６に示す幅Ｗ１（例えば、約８９ｍｍ）から図１７に示す幅Ｗ２（例えば、約７２ｍｍ）まで、第１上型２２１、第２上型２２２の下降に従って徐々に狭くなっていく。そのため第１保持部２５１、第２保持部２５２は、互いに平行移動が可能な構成となっている。

また、図１９に示すように、単位コイル４の第１コイルエンド部４３１、第２コイルエンド部４３２は、軸方向Ｙから見た時、周方向Ｚに対称ではなく、紙面上左側の方が、紙面上右側に比べて大きく曲げられている。よって、第１保持部２５１の方が、第２保持部２５２より、最初の位置から移動方向Ｗの内側まで大きく移動している。

成形装置２０は、第１保持部２５１と第２保持部２５２とは、独立して異なる距離を移動可能となるよう、第１保持部２５１と第２保持部２５２との中間に設けられた固定部２８と、固定部２８に別々に固定された第２軸棒２４２と第３軸棒２４４、および、それぞれに挿通された第２圧縮バネ２４１と第３圧縮バネ２４３を設けているため、このように移動できる。

さらに、図２０で示すように、第１保持部２５１と第１ホルダ２６１が回転軸３１を介して成形により回転する角度α、および第２保持部２５２と第２ホルダ２６２が回転軸３１を介して成形により回転する角度βがあらかじめ設定されたスロット１０１に入る角度と一致するようストッパ（図示されていないが）により回転角度を決めて成形される。このため、後述するコイルのコアへの挿入が容易となる。

また、スロット１０１に収納される前の単位コイル４の２つの収納部４１１間の幅Ｗ２は、スロット１０１に挿入し易いように、ピッチＰ（図２３Ａ参照）とほぼ同一寸法（今回の場合は、例えば７２ｍｍ）であり、かつ、挿入するスロット角度（角度α＝３４°＋角度β＝３４°）を６８°）に設定している。すなわち収納部４１１のうちあらかじめ設定された異なるスロット１０１に収納される２つの収納部４１１の、回転電機１の中心軸Ｑとなす角度（角度α＋角度β）が、図２３Ａに示したように、あらかじめ設定された２つのスロット１０１の中心軸Ｑとなす角度θになるように成形する。

このように、収納前の収納部４１１間の幅Ｗ２および角度（角度α＋角度β）を、収納後の収納部間のピッチＰ（ピッチＰ＝幅Ｗ２）および角度θ（角度θ＝角度α＋角度β）と同一にすることにより、容易に単位コイル４をスロット１０１に収納でき、かつ挿入後のステータコイル４０の寸法も設計値通りの形状が維持される。

全ての単位コイル４を第１保持部２５１、第２保持部２５２から取り外すと図４に示したような状態となる。このように、連続コイル５を構成する単位コイル４の第１コイルエンド部４３１および第２コイルエンド部４３２を同時にプレス成形して完了できるので、連続コイル５の生産性が向上する。

次に、図２１Ａから図２１Ｄに示すよう、渡り線４２３を単位コイル４の第２コイルエンド部４３２に沿わせながら曲げていき、単位コイル４同士が図２２に示すように配置させる。この際、渡り線４２３の導線１１の断面は丸形状であるため、曲げにより導線１１は自転し、容易に第２コイルエンド部４３２に曲げ沿わせることが可能である。本実施の形態では、ステータ１００は、４８スロット、３相の回転電機１の例を示しており、１２個の連続コイル５、すなわち、４８個の単位コイル４が、１０個のティース１０２を跨いで順にステータコア２のスロット１０１に収納される例を示している。

よってまず、図２３Ａおよび図２４Ａに示すように、１個目の単位コイル４の一方の収納部４１１をあらかじめ設定されたスロット１０１内に収納し、１０個のティース１０２を跨いだあらかじめ設定されたスロット１０１内に他方の収納部４１１を収納する。ここで、１０個のティース１０２を跨いだあらかじめ設定されたスロット１０１間のピッチＰは例えば７２ｍｍである。よって、先に示した、幅Ｗ２とほぼ同一である。

図２３Ｂおよび図２４Ｂに示すように、ステータコア２に２個目の単位コイル４をスロット１０１内に収納する。そして、同様の手順にて、４８個の全ての単位コイル４をスロット１０１内に収納すると、図１に示したようにステータコア２が構成される。この際、上記に示したように、収納前の収納部４１１間の幅Ｗ２および挿入角度（角度α＋角度β）を、収納後の収納部間のピッチＰおよび角度θと同一にて成形されているため、容易に単位コイル４をスロット１０１に収納でき、かつ挿入後のコイル寸法も設計値通りの形状が維持される。その後、図示しない端末部を結線してステータ１００（図１）を得る。そして、ステータ１００にロータ５０を設置して回転電機１（図２）を形成する。

このように、連続コイル５を構成する単位コイル４をスロット１０１に収納する際に、単位コイル４を変形させないか、または変形量を最小限にて、単位コイル４を容易にスロット１０１に収納できるので、熟練工を必要とせず、生産性が向上する。また、連続コイル５を構成する単位コイル４を順々に収納していくだけで、ステータ１００のステータコイル４０を形成できるので、導線１１の絶縁被膜にステータコイル４０の成形過程においてダメージを与えることが低減でき、絶縁品質の高いステータコイル４０を得ることができる。

また、回転電機１を構成する単位コイル４を、予め理想形状に成形できるので、単位コイル４をステータコア２に順次収納していくことで、隣接する単位コイル４の第１コイルエンド部４３１同士、および、第２コイルエンド部４３２同士の干渉を極力抑えることができる。

その結果、第１コイルエンド部４３１、第２コイルエンド部４３２の軸方向Ｙの高さが低くなり、ステータ１００、ひいては、回転電機１の小型化が実現できる。これによりステータコイル４０に用いる導線１１に用いられる銅の使用量を削減できる。

上記のように構成された実施の形態１の回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置によれば、
複数のスロットが周方向に設けられた円環状のステータコアの前記スロットに挿入され、複数個円環状に並べられてステータコイルを構成する、複数の単位コイルが渡り線で連結された連続コイルを製造する回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置であって、
前記単位コイルは、複数の前記スロットのうちの対応するあらかじめ設定された２つの前記スロットに収納される収納部と、当該収納部の軸方向の両側に位置するコイルエンド部とを備え、
複数の前記単位コイルの前記コイルエンド部の形状を、前記回転電機の周方向で２分する第１平面に対し非対称、かつ、複数の前記スロットに挿入されて複数個円環状に並べられ、前記ステータコイルを形成する立体波形形状に同時に成形しながら、
前記収納部のうち異なる前記スロットに収納される２つの前記収納部間の距離が、あらかじめ設定された２つの前記スロットの距離になるよう成形する成形装置を備えたので、
作業性を向上させ生産性を高めると共に、小型化を実現できる。

また、前記成形装置は、前記収納部のうち異なる前記スロットに収納される２つの前記収納部の、前記回転電機の中心軸となす角度が、あらかじめ設定された２つの前記スロットの前記中心軸となす角度になるように成形するので、
さらに、作業性を向上させ生産性を高めることができる。

また、前記成形装置は、前記コイルエンド部の形状を、前記回転電機の中心軸の軸方向に直交して２分する第２平面に対し対称に成形するので、
さらに、作業性を向上させ生産性を高めることができる。

また、複数のスロットが周方向に設けられた円環状のステータコアの前記スロットに挿入され、複数個円環状に並べられてステータコイルを構成する、複数の単位コイルが渡り線で連結された連続コイルを製造する回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置であって、
前記単位コイルは、複数の前記スロットのうちの対応するあらかじめ設定された２つの前記スロットに収納される収納部と、当該収納部の軸方向の両側に位置するコイルエンド部とを備え、
互いに平行にあらかじめ設定された距離隔てて配置された、一方の前記収納部を保持する第１保持部、および、他方の前記収納部を保持する第２保持部と、前記第１保持部の一端部と、前記第２保持部の一端部とをつなげ、一方の前記コイルエンド部を成形する第１下型と、前記第１保持部の他端部と、前記第２保持部の他端部とをつなげ、他方の前記コイルエンド部を成形する第２下型とを有する下型ユニットと、
前記下型ユニットの上方に、前記第１下型と対向する位置に設けられ、一方の前記コイルエンド部を成形する第１上型と、前記第２下型と対向する位置に設けられ、他方の前記コイルエンド部を成形する第２上型とを有する上型ユニットと、
前記第１保持部および前記第２保持部間の前記距離を変更可能な移動部とからなる１対のユニットが、前記連続コイルを構成する前記単位コイルの個数分、移動方向にあらかじめ設定された間隔に配置され、
前記下型ユニットと、前記上型ユニットとの上下方向の位置関係を可動する可動部とを有する成形装置を備えたので、
作業性を向上させ生産性を高めると共に、小型化を実現できる。

また、前記成形装置の前記第１保持部および前記第２保持部は、２つの前記収納部の前記回転電機の中心軸となす角度を変更する回転軸を備えたので、
さらに、作業性を向上させ生産性を高めることができる。

また、前記成形装置に設置する、導線を巻回して、前記渡り線にて連結された複数の前記単位コイルの中間体にて形成される前記連続コイルの連続中間体を形成する巻取装置を備えたので、
巻取装置と成形装置とにて連続コイルを簡便に形成できる。

また、前記巻取装置は、前記導線を巻回す溝部が前記単位コイルの個数分の形成された巻枠を備えたので、
連続コイルの連続中間体を簡便に形成できる。

また、上記のように行われた実施の形態１の回転電機のステータコイルの連続コイルの製造方法によれば、
前記コイルエンド部の形状を、前記回転電機の周方向で２分する第１平面に対し非対称、かつ、複数の前記スロットに挿入されて複数個円環状に並べられ、前記ステータコイルを形成する立体波形形状に同時に成形しながら、
前記収納部のうち異なる前記スロットに収納される２つの前記収納部間の距離が、あらかじめ設定された２つの前記スロットの距離になるよう成形するので、
作業性を向上させ生産性を高めると共に、小型化を実現できる。

また、上記のように行われた実施の形態１の回転電機の製造方法によれば、
前記連続コイルの前記収納部を、前記ステータコアの前記スロットのあらかじめ設定された位置に設置してステータを形成し、前記ステータにロータを設置するので、
作業性を向上させ生産性を高めると共に、小型化を実現できる。

本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

１ 回転電機、１０ 線材ドラム、１００ ステータ、１０１ スロット、
１０２ ティース、１１ 導線、１２０ 溝部、１２１ ガイドローラ、
２ ステータコア、２０ 成形装置、２０６ 下型ユニット、２０７ 載置台、
２０５ 上型ユニット、２０８ 可動プレート、２１ 可動部、２１１ 第１下型、
２１２ 第２下型、２２１ 第１上型、２２２ 第２上型、２３ スライド部、
２４１ 第２圧縮バネ、２４２ 第２軸棒、２４３ 第３圧縮バネ、２４４ 第３軸棒、
２５１ 第１保持部、２５２ 第２保持部、２５３ 第１溝部、２５４ 第２溝部、
２６１ 第１ホルダ、２６２ 第２ホルダ、２７ ガイドポスト、
２７２ 第１圧縮バネ、２７７ 第１軸棒、２８ 固定部、２９ ストッパ、
３ 導線束、３０ 成形ストッパ、３１ 回転軸、４ 単位コイル、４１ 中間体、
４１１ 収納部、４２１ 巻始線、４２２ 巻終線、４２３ 渡り線、
４４０ コイルエンド部、４３１ 第１コイルエンド部（成形後）、
４３２ 第２コイルエンド部（成形後）、４４１ 第１コイルエンド部（成形前）、
４４２ 第２コイルエンド部（成形前）、４０ ステータコイル、５ 連続コイル、
５０ ロータ、５０１ 永久磁石、５０２ 磁石保持円筒、５１ 連続中間体、
６１ 一端部、６２ 他端部、７０ 巻取装置、７１ 巻枠、７１４ 溝部、
７１１ ガイド部、７３ 回転軸、８１ 一端部、８２ 他端部、Ｐ ピッチ、
Ｇ 延在方向、Ｖ 上下方向、Ｗ 移動方向、Ｗ１ 幅、Ｗ２ 幅、Ｔ 第２平面、
Ｔ１ 長さ、Ｔ２ 長さ、Ｈ 第１平面、Ｈ１ 長さ、Ｈ２ 長さ、Ｊ 矢印、
Ｋ 矢印、α 角度、β 角度、Ｑ 中心軸、Ｙ 軸方向、Ｚ 周方向。

Claims (9)

1. 複数のスロットが周方向に設けられた円環状のステータコアの前記スロットに挿入され、複数個円環状に並べられてステータコイルを構成する、複数の単位コイルが渡り線で連結された連続コイルを製造する回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置であって、
   前記単位コイルは、複数の前記スロットの内の対応するあらかじめ設定された２つの前記スロットに収納される収納部と、当該収納部の軸方向の両側に位置するコイルエンド部とを備え、
   複数の前記単位コイルの前記コイルエンド部の形状を、前記回転電機の周方向で２分する第１平面に対し非対称、かつ、複数の前記スロットに挿入されて複数個円環状に並べられ、前記ステータコイルを形成する立体波形形状に同時に成形しながら、
   前記収納部のうち異なる前記スロットに収納される２つの前記収納部間の距離が、あらかじめ設定された２つの前記スロットの距離になるよう成形する成形装置を備えた回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置。
2. 前記成形装置は、前記収納部のうち異なる前記スロットに収納される２つの前記収納部の、前記回転電機の中心軸となす角度が、あらかじめ設定された２つの前記スロットの前記中心軸となす角度になるように成形する請求項１に記載の回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置。
3. 前記成形装置は、前記コイルエンド部の形状を、前記回転電機の中心軸の軸方向に直交して２分する第２平面に対し対称に成形する請求項１または請求項２に記載の回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置。
4. 複数のスロットが周方向に設けられた円環状のステータコアの前記スロットに挿入され、複数個円環状に並べられてステータコイルを構成する、複数の単位コイルが渡り線で連結された連続コイルを製造する回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置であって、
   前記単位コイルは、複数の前記スロットの内の対応するあらかじめ設定された２つの前記スロットに収納される収納部と、当該収納部の軸方向の両側に位置するコイルエンド部とを備え、
   互いに平行にあらかじめ設定された距離隔てて配置された、一方の前記収納部を保持する第１保持部、および、他方の前記収納部を保持する第２保持部と、前記第１保持部の一端部と、前記第２保持部の一端部とをつなげ、一方の前記コイルエンド部を成形する第１下型と、前記第１保持部の他端部と、前記第２保持部の他端部とをつなげ、他方の前記コイルエンド部を成形する第２下型とを有する下型ユニットと、
   前記下型ユニットの上方に、前記第１下型と対向する位置に設けられ、一方の前記コイルエンド部を成形する第１上型と、前記第２下型と対向する位置に設けられ、他方の前記コイルエンド部を成形する第２上型とを有する上型ユニットと、
   前記第１保持部および前記第２保持部間の前記距離を変更可能な移動部とからなる１対のユニットが、前記連続コイルを構成する前記単位コイルの個数分、移動方向にあらかじめ設定された間隔に配置され、
   前記下型ユニットと、前記上型ユニットとの上下方向の位置関係を可動する可動部とを有する成形装置を備えた回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置。
5. 前記成形装置の前記第１保持部および前記第２保持部は、２つの前記収納部の前記回転電機の中心軸となす角度を変更する回転軸を備えた請求項４に記載の回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置。
6. 前記成形装置に設置する、導線を巻回して、前記渡り線にて連結された複数の前記単位コイルの中間体にて形成される前記連続コイルの連続中間体を形成する巻取装置を備えた請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置。
7. 前記巻取装置は、前記導線を巻回す溝部が前記単位コイルの個数分の形成された巻枠を備えた請求項６に記載の回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機のステータコイルの連続コイルの製造装置を用いた回転電機のステータコイルの連続コイルの製造方法において、
   前記コイルエンド部の形状を、前記回転電機の周方向で２分する第１平面に対し非対称、かつ、複数の前記スロットに挿入されて複数個円環状に並べられ、前記ステータコイルを形成する立体波形形状に同時に成形しながら、
   前記収納部のうち異なる前記スロットに収納される２つの前記収納部間の距離が、あらかじめ設定された２つの前記スロットの距離になるよう成形する回転電機のステータコイルの連続コイルの製造方法。
9. 請求項８に記載の回転電機のステータコイルの連続コイルの製造方法にて製造された前記連続コイルの前記収納部を、前記ステータコアの前記スロットのあらかじめ設定された位置に設置してステータを形成し、前記ステータにロータを設置する回転電機の製造方法。

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