JP2023016423A - 電機子の製造装置及び電機子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】塑性変形後の複数のセグメントコイルの周方向における位置のばらつきを抑制することができる電機子の製造装置及び電機子の製造方法を提供する。
【解決手段】製造装置６０は、規制治具８０と、押圧治具とを備える。規制治具８０は、第１コイルエンド３２に対して周方向における両側から接触することで、セグメントコイル４０の径方向における移動を許容する一方、周方向における移動を規制するものである。押圧治具は、スロット２３の内部に配置されたセグメントコイル４０を径方向においてスロット２３の内面に向けて押圧して塑性変形させるものである。
【選択図】図６

Description

本発明は、電機子の製造装置及び電機子の製造方法に関する。

従来、回転電機のステータなどの電機子は、複数のスロットを有する鉄心と、スロットの内部に配置されたコイルとを備えている。
こうしたコイルとしては、複数のセグメントコイルが互いに接合することにより構成されたものが知られている。セグメントコイルは、平行に延びる２つの直線部と、２つの直線部の端部同士を連結する連結部とを有している。

特許文献１には、異なる２つのセグメントコイルの直線部同士を接合するステータの製造方法が開示されている。同方法では、まず、複数のセグメントコイルがスロットの内部に挿入される。これにより、各セグメントコイルにおける２つの直線部の端部が、軸線方向においてスロットから突出する。次に、複数の直線部の端部に係合する円環状の捻り治具によって、当該端部のそれぞれが鉄心の周方向に捻り成形される。このとき、各セグメントコイルにおける一方の直線部は、周方向の一方に捻られるとともに、各セグメントコイルにおける他方の直線部は、周方向の他方に捻られる。これにより、セグメントコイルにおける直線部の端部と、当該セグメントコイルとは別のセグメントコイルにおける直線部の端部とが、径方向において隣接する。そして、これらの端部同士が溶接によって接合されることによりコイルが製造される。

一方、特許文献２には、スロットの内部において鉄心の径方向に並んで配置された複数のセグメントコイルが治具により押圧されて塑性変形するステータの製造方法が開示されている。スロットの内部においてセグメントコイルが塑性変形することにより、コイルの占積率が高められる。

特開２０１６－１３１４５３号公報 特開２０２１－８７２８４号公報

ところで、特許文献２に記載の方法では、スロットの幅よりも小さい幅を有するセグメントコイルがスロットの内部に配置される。このため、塑性変形前の複数のセグメントコイルの位置が、周方向において互いに異なることがある。この場合、塑性変形後の複数のセグメントコイルにおける直線部の位置が周方向においてばらつくおそれがある。その結果、複数の直線部の端部に捻り治具が係合しにくくなることで、セグメントコイルの捻り成形が困難となるおそれがある。このため、塑性変形後の複数のセグメントコイルの周方向における位置のばらつきを抑制することが望まれている。

上記課題を解決するための電機子の製造装置は、複数のスロットを有する円筒状の鉄心と、前記スロットの内部に配置されたコイルと、を備え、前記コイルは、前記鉄心の軸線方向において前記スロットから突出したコイルエンドを有するとともに前記鉄心の径方向に並んで配置された複数のセグメントコイルによって構成されている電機子の製造装置であって、前記コイルエンドに対して前記鉄心の周方向における両側から接触することで、前記スロットの内部での前記セグメントコイルの前記径方向における移動を許容する一方、前記周方向における移動を規制する規制治具と、前記スロットの内部に配置された前記セグメントコイルを前記径方向において前記スロットの内面に向けて押圧して塑性変形させる押圧治具と、を備える。

同構成によれば、スロットの内部に配置されたセグメントコイルのコイルエンドに対して、規制治具が鉄心の周方向における両側から接触する。これにより、セグメントコイルは、スロットの内部での径方向における移動が許容される一方、周方向における移動が規制される。これにより、押圧治具によって押圧されて塑性変形した複数のセグメントコイルが、スロットの内部において径方向に整列することとなる。したがって、塑性変形後の複数のセグメントコイルの周方向における位置のばらつきを抑制することができる。

上記課題を解決するための電機子の製造方法は、複数のスロットを有する円筒状の鉄心と、前記スロットの内部に配置されたコイルと、を備え、前記コイルは、前記鉄心の軸線方向において前記スロットから突出したコイルエンドを有するとともに前記鉄心の径方向に並んで配置された複数のセグメントコイルによって構成されている電機子の製造装置であって、前記セグメントコイルを前記スロットの内部に配置するコイル配置工程と、前記スロットの内部に配置された前記セグメントコイルの前記コイルエンドに対して、規制治具を前記鉄心の周方向における両側から接触させることで、前記スロットの内部での前記セグメントコイルの前記径方向における移動を許容する一方、前記周方向における移動を規制する規制工程と、前記規制治具が接触した状態の前記セグメントコイルを、押圧治具によって前記径方向において前記スロットの内面に向けて押圧することで、前記セグメントコイルを前記スロットの内面に沿って塑性変形させる押圧工程と、を備え、前記コイル配置工程では、前記セグメントコイルとして、互いに異なる２つの前記スロットの内部にそれぞれ配置される２つの配置部と、前記２つの配置部からそれぞれ片持ち状に延びる２つの第１コイルエンドと、前記２つの配置部における前記第１コイルエンドとは反対側の部分同士を連結する第２コイルエンドと、を有するものを用い、前記規制工程では、前記第１コイルエンドに対して、前記規制治具を前記周方向における両側から接触させる。

同方法によれば、スロットの内部に配置されたセグメントコイルの第１コイルエンドに対して、規制治具が鉄心の周方向における両側から接触する。これにより、セグメントコイルは、スロットの内部での径方向における移動が許容される一方、周方向における移動が規制される。その結果、押圧治具によって押圧されて塑性変形した複数のセグメントコイルが、スロットの内部において径方向に整列することとなる。したがって、塑性変形後の複数のセグメントコイルの周方向における位置のばらつきを抑制することができる。

上記課題を解決するための電機子の製造方法は、複数のスロットを有する円筒状の鉄心と、前記スロットの内部に配置されたコイルと、前記鉄心の軸線方向における端面に設けられたカフサと、を備え、前記コイルは、前記鉄心の軸線方向において前記スロットから突出したコイルエンドを有するとともに前記鉄心の径方向に並んで配置された複数のセグメントコイルによって構成されている電機子の製造方法であって、前記鉄心の前記端面に前記カフサを配置するカフサ配置工程と、前記カフサ配置工程の後または前に、前記セグメントコイルを前記スロットの内部に配置するコイル配置工程と、前記スロットの内部に配置された前記セグメントコイルの前記コイルエンドに対して、前記カフサを前記鉄心の周方向における両側から接触させることで、前記スロットの内部での前記セグメントコイルの前記径方向における移動を許容する一方、前記周方向における移動を規制する規制工程と、前記カフサが接触した状態の前記セグメントコイルを、押圧治具によって前記径方向において前記スロットの内面に向けて押圧することで、前記セグメントコイルを前記スロットの内面に沿って塑性変形させる押圧工程と、を備え、前記コイル配置工程では、前記セグメントコイルとして、互いに異なる２つの前記スロットの内部にそれぞれ配置される２つの配置部と、前記２つの配置部からそれぞれ片持ち状に延びる２つの第１コイルエンドと、前記２つの配置部における前記第１コイルエンドとは反対側の部分同士を連結する第２コイルエンドと、を有するものを用い、前記規制工程では、前記第１コイルエンドに対して、前記カフサを前記周方向における両側から接触させる。

同方法によれば、スロットの内部に配置されたセグメントコイルの第１コイルエンドに対して、カフサが鉄心の周方向における両側から接触する。これにより、セグメントコイルは、スロットの内部での径方向における移動が許容される一方、周方向における移動が規制される。これにより、押圧治具によって押圧されて塑性変形した複数のセグメントコイルが、スロットの内部において径方向に整列することとなる。したがって、塑性変形後の複数のセグメントコイルの周方向における位置のばらつきを抑制することができる。

図１は、第１実施形態におけるステータを示す断面図である。 図２は、第１実施形態におけるステータを示す拡大断面図である。 図３は、第１実施形態におけるステータをステータの内側から視た正面図である。 図４は、第１実施形態におけるセグメントコイルを示す斜視図である。 図５は、第１実施形態における押圧治具を示す断面斜視図である。 図６は、第１実施形態における規制治具を示す断面図である。 図７は、第１実施形態における規制治具が接触したセグメントコイルが塑性変形する前の状態を示す断面図である。 図８は、第１実施形態における規制治具が接触したセグメントコイルが塑性変形した後の状態を示す断面図である。 図９は、第１実施形態におけるコイル配置工程を示す断面図である。 図１０は、第１実施形態における規制工程を示す断面図である。 図１１は、第１実施形態における５つのセグメントコイルの押圧工程が完了した状態を示す断面図である。 図１２は、第１実施形態における８つのセグメントコイルの押圧工程が完了した状態を示す断面図である。 図１３は、第２実施形態におけるステータを示す拡大断面図である。 図１４は、第２実施形態におけるステータをステータの内側から視た正面図である。 図１５は、第２実施形態におけるカフサ配置工程を示す平面図である。 図１６は、第２実施形態におけるコイル配置工程を示す断面図である。 図１７は、第２実施形態における５つのセグメントコイルの押圧工程が完了した状態を示す断面図である。 図１８は、第２実施形態における８つのセグメントコイルの押圧工程が完了した状態を示す断面図である。

＜第１実施形態＞
以下、図１～図１２を参照して、電機子の製造装置及び電機子の製造方法をステータの製造装置及びステータの製造方法として具体化した第１実施形態について説明する。

各図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率については実際と異なる場合がある。
（ステータ１０）
図１及び図２に示すように、ステータ１０は、ステータコア２０と、コイル３０と、複数の絶縁シート５０とを備えている。ステータコア２０は、円筒状をなしている。コイル３０は、ステータコア２０に巻回されている。各絶縁シート５０は、コイル３０の外面を覆っている。ステータコア２０は、「鉄心」に相当する。

本実施形態のステータ１０は、三相同期型の回転電機に用いられるものであり、図示しないロータを取り囲むように設けられている。
以降において、ステータコア２０の軸線方向、径方向、及び周方向を単にそれぞれ軸線方向、径方向、及び周方向と称する。

（ステータコア２０）
ステータコア２０は、ヨーク２１と、複数のティース２２と、複数のスロット２３とを有している。ヨーク２１は円環状をなしている。複数のティース２２は、ヨーク２１から径方向の内側に突出するとともに周方向に互いに間隔をおいて設けられている。スロット２３は、周方向において隣り合うティース２２同士の間に１つずつ形成されている。各スロット２３は、径方向の内側及び軸線方向の両側において開口している。本実施形態のステータコア２０は、都合４８個のスロット２３を有している。

図１に示すように、ステータコア２０は、ヨーク２１から径方向の外側に突出した３つの固定部２４を有している。３つの固定部２４は、周方向に互いに間隔をおいて設けられている。各固定部２４には、固定部２４を軸線方向に貫通するボルト孔２４ａが設けられている。ボルト孔２４ａに挿入された図示しないボルトが図示しないハウジングに締結されることで、ステータコア２０が当該ハウジングに対して固定されている。

こうしたステータコア２０は、例えば、軸線方向において積層された複数の電磁鋼板が互いに接合されることにより構成されている。
（コイル３０）
コイル３０は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相を構成する３つの相巻線により構成されている。各相巻線は、複数のティース２２に跨がって巻回されている。

コイル３０は、導体と、導体の外周を被覆する絶縁被覆とを有している。導体は、例えばアルミニウム合金などの金属材料により形成されている。各図においては、絶縁被覆の図示が省略されている。

図３に示すように、コイル３０は、複数の配置部３１と、複数の第１コイルエンド３２と、複数の第２コイルエンド３３とを有している。
配置部３１は、スロット２３の内部に配置されている。配置部３１は、軸線方向において直線状に延びている。スロット２３の内部には、８つの配置部３１が径方向に並んで設けられている。

コイル３０の長さ方向に直交する断面形状は、長辺及び短辺を有する長方形状をなしている。配置部３１の断面形状における長辺は、スロット２３の幅方向に延びており、配置部３１の断面形状における短辺は、径方向に延びている。配置部３１の長辺は、絶縁シート５０の開口幅と同一である。なお、スロット２３の幅方向とは、軸線方向と径方向との双方に直交する方向である。

第１コイルエンド３２は、配置部３１から延びている。第１コイルエンド３２は、軸線方向の一方においてスロット２３から突出するとともに周方向に屈曲している。第１コイルエンド３２は、異なる２つのスロット２３の内部に配置された２つの配置部３１同士を連結している。

第１コイルエンド３２は、一般部３２ａと、徐変部３２ｂとを有している。徐変部３２ｂは、配置部３１に隣接する部分であって、配置部３１と一般部３２ａとの間に設けられている。

一般部３２ａの幅は、配置部３１の幅よりも小さい。
徐変部３２ｂの断面積は、配置部３１から離れるほど、すなわち一般部３２ａに向かうほど徐々に小さくなっている。徐変部３２ｂの幅は、配置部３１から離れるほど徐々に小さくなっている。

第２コイルエンド３３は、配置部３１から延びている。第２コイルエンド３３は、軸線方向の一方とは反対の他方においてスロット２３から突出するとともに周方向に屈曲している。第２コイルエンド３３は、異なる２つのスロット２３の内部に配置された２つの配置部３１同士を連結している。

第２コイルエンド３３は、一般部３３ａと、徐変部３３ｂとを有している。一般部３３ａ及び徐変部３３ｂの構成は、第１コイルエンド３２の一般部３２ａ及び徐変部３２ｂの構成と同一である。このため、一般部３３ａ及び徐変部３３ｂの構成についての詳細な説明を省略する。

（セグメントコイル４０）
図２に示すように、上述したコイル３０の各相巻線は、複数のセグメントコイル４０が互いに接合されることによって構成されている。本実施形態では、１つのスロット２３の内部において、８つのセグメントコイル４０が径方向に並んで配置される。

図４に示すように、セグメントコイル４０は、平行に延びる２つの直線部と、２つの直線部の端部同士を連結する連結部とを有している。セグメントコイル４０は、Ｕ字状をなしている。

こうしたセグメントコイル４０の２つの直線部は、異なる２つのスロット２３のそれぞれに対して、軸線方向の一方から挿入される。その後、スロット２３から突出した直線部の一部が周方向の一方または他方に曲げられる。そして、１つのセグメントコイル４０の直線部と、当該セグメントコイル４０とは別のセグメントコイル４０の直線部とが接合される。これにより、各相巻線が構成されている。

上記各直線部は、第１コイルエンド３２、配置部３１、及び第２コイルエンド３３の一部を構成している。上記連結部は、第２コイルエンド３３の一部を構成している。したがって、セグメントコイル４０は、２つの配置部３１と、２つの第１コイルエンド３２と、１つの第２コイルエンド３３とを有している。セグメントコイル４０における２つの第１コイルエンド３２は、２つの配置部３１からそれぞれ片持ち状に延びている。第２コイルエンド３３は、２つの配置部３１における第１コイルエンド３２とは反対側の部分同士を連結している。

（絶縁シート５０）
図２に示すように、絶縁シート５０は、各スロット２３の内部に１つずつ配置されている。絶縁シート５０は、スロット２３の内面とコイル３０の外面との間に配置されている。絶縁シート５０は、スロット２３の内面全体を覆っている。絶縁シート５０は、例えば、スロット２３と同様に、径方向の内側及び軸線方向の両側において開口している。軸線方向における絶縁シート５０の両端は、スロット２３から突出している。

（ステータの製造装置６０）
図５及び図６に示すように、ステータの製造装置６０（以下、製造装置６０と称する）は、押圧治具７０と、規制治具８０とを備えている。押圧治具７０は、スロット２３の内部に配置されたセグメントコイル４０を押圧して塑性変形させるものである。規制治具８０は、第１コイルエンド３２及び第２コイルエンド３３に対して、周方向の両側から接触することで、スロット２３の内部でのセグメントコイル４０の径方向における移動を許容する一方、周方向における移動を規制するものである。

（押圧治具７０）
図５に示すように、押圧治具７０は、例えば、軸線方向に延びる柱状をなしている。押圧治具７０の長さは、軸線方向におけるセグメントコイル４０の長さよりも大きい。

押圧治具７０の材料としては、例えば、鉄系材料などの金属材料が挙げられる。
押圧治具７０は、配置部３１に対向する対向部７１を有している。対向部７１の幅は、押圧治具７０におけるその他の部分の幅よりも大きい。対向部７１の幅は、絶縁シート５０の開口幅と略同一である。軸線方向における対向部７１の長さは、軸線方向におけるスロット２３の長さよりも大きく、例えば、軸線方向における絶縁シート５０の長さと略同一である。

対向部７１は、セグメントコイル４０の外面を押圧する押圧面７０ａを有している。押圧面７０ａは、径方向に直交する平坦面である。
（規制治具８０）
図６及び図７に示すように、規制治具８０は、軸線方向における各ティース２２の両端面上に配置される複数の規制部材８１を有している。各規制部材８１は、径方向に延びる柱状をなしている。各規制部材８１の長さは、スロット２３の径方向における長さよりも大きい。

規制部材８１の材料としては、例えば、鉄系材料などの金属材料が挙げられる。
図７に示すように、規制部材８１は、第１コイルエンド３２に接触する規制部材８１Ａと、第２コイルエンド３３に接触する規制部材８１Ｂとを含んでいる。

規制部材８１Ａは、１つのスロット２３から突出する複数の第１コイルエンド３２の周方向における両側に１つずつ配置される。同様に、規制部材８１Ｂは、１つのスロット２３から突出する複数の第２コイルエンド３３の周方向における両側に１つずつ配置される。

以降において、１つのスロット２３から突出する複数の第１コイルエンド３２を挟んで周方向において互いに反対側に位置する２つの規制部材８１Ａを単に「２つの規制部材８１Ａ」と称する。また、１つのスロット２３から突出する複数の第２コイルエンド３３を挟んで周方向において互いに反対側に位置する２つの規制部材８１Ｂを単に「２つの規制部材８１Ｂ」と称する。

規制部材８１Ａの構成と規制部材８１Ｂの構成とは同一である。このため、以降では、規制部材８１Ａの構成について説明することで、規制部材８１Ｂの構成についての説明を省略する場合がある。

各規制部材８１Ａは、径方向において進退可能に設けられている。各規制部材８１Ａは、例えば、径方向の外側から内側に向かって移動することでティース２２の軸線方向における一端面上に配置される。

２つの規制部材８１Ａは、第１コイルエンド３２に対して周方向における両側から接触可能に構成されている。
２つの規制部材８１Ａは、各スロット２３に対応して設けられている。本実施形態では、規制部材８１Ａが、各ティース２２の軸線方向における一端面上に１つずつ配置されている。また、規制部材８１Ｂが、各ティース２２の上記一端面とは反対側の他端面上に１つずつ配置されている。なお、各図においては、複数の規制部材８１Ａのうち２つの規制部材８１Ａのみが図示されており、複数の規制部材８１Ｂのうち２つの規制部材８１Ｂのみが図示されている。

図８に示すように、規制部材８１Ａは、一般部３２ａに向かって突出するとともに接触する突出部８２と、徐変部３２ｂを逃がす逃がし部８３とを有している。
周方向において互いに対向する２つの突出部８２は、径方向において平行に延びている。上記２つの突出部８２の間隔は、セグメントコイル４０の一般部３２ａ，３３ａの幅と略同一である。したがって、セグメントコイル４０が２つの規制部材８１Ａの間に配置されることで、第１コイルエンド３２の一般部３２ａには、当該２つの規制部材８１Ａの突出部８２が周方向における両側から接触する。これにより、スロット２３の内部にてセグメントコイル４０の径方向における移動が許容される一方、周方向における移動が規制される。

２つの規制部材８１Ａにおける逃がし部８３によって、徐変部３２ｂと規制部材８１Ａとの干渉が回避される。
（ステータの製造方法）
ステータの製造方法は、絶縁シート配置工程、コイル配置工程、規制工程、押圧工程、及び接合工程を備えている。本実施形態では、絶縁シート配置工程、コイル配置工程、規制工程、押圧工程、及び接合工程がこの順で行われる。ただし、コイル配置工程、規制工程、及び押圧工程は、この順で複数回繰り返し行われる。

（絶縁シート配置工程）
図９に示すように、絶縁シート配置工程では、スロット２３の内部に絶縁シート５０が配置される。このとき、絶縁シート５０は、径方向の内側からスロット２３の内部に挿入されてもよいし、軸線方向からスロット２３の内部に挿入されてもよい。

（コイル配置工程）
コイル配置工程では、スロット２３の内部に複数のセグメントコイル４０が配置される。本実施形態では、まず、１つのスロット２３の内部に配置される都合８つのセグメントコイル４０のうち、５つのセグメントコイル４０がスロット２３の内部において径方向に並んで配置される。

コイル配置工程では、スロット２３の幅よりも小さい幅、より詳しくは、絶縁シート５０の開口幅よりも小さい幅を有する配置部３１がスロット２３の内部に配置される。したがって、配置部３１と絶縁シート５０との間には、スロット２３の幅方向において隙間が設けられている。

（規制工程）
図１０に示すように、規制工程では、５つのセグメントコイル４０の第１コイルエンド３２に対して、規制治具８０の規制部材８１Ａが周方向における両側から接触する。図示は省略するが、このとき、５つのセグメントコイル４０の第２コイルエンド３３に対して、規制部材８１Ｂが周方向における両側から接触する。これらにより、スロット２３の内部にてセグメントコイル４０の径方向における移動が許容される一方、周方向における移動が規制される。

（押圧工程）
図１１に示すように、押圧工程では、規制治具８０が接触した状態のセグメントコイル４０の配置部３１が、押圧治具７０によって径方向の外側におけるスロット２３の内面に向けて押圧される。これにより、配置部３１がスロット２３の内面に沿って塑性変形する。このため、上述した配置部３１と絶縁シート５０との隙間が無くなる。したがって、配置部３１の幅が絶縁シート５０の開口幅と同一になる。

図８に示すように、押圧工程では、配置部３１の塑性変形に伴って、配置部３１の軸線方向における両側に徐変部３２ｂ，３３ｂがそれぞれ形成される。
図１２に示すように、次に、残り２つのセグメントコイル４０において、コイル配置工程、規制工程、及び押圧工程がこの順で行われた後に、残り１つのセグメントコイル４０において、コイル配置工程、規制工程、及び押圧工程がこの順で行われる。なお、残り３つのセグメントコイル４０において、コイル配置工程、規制工程、及び押圧工程がこの順で行われてもよい。

（接合工程）
図示は省略するが、接合工程では、各第１コイルエンド３２に係合する円環状の捻り治具によって、各セグメントコイル４０における一方の第１コイルエンド３２が周方向の一方に捻られるとともに、他方の第１コイルエンド３２が周方向の他方に捻られる。これにより、セグメントコイル４０における第１コイルエンド３２の端部と、当該セグメントコイル４０とは別のセグメントコイル４０における第１コイルエンド３２の端部とが、径方向において隣接する。そして、これらの端部同士が溶接によって接合されることによりコイル３０が製造される。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１－１）製造装置６０は、規制治具８０と、押圧治具７０とを備える。規制治具８０は、第１コイルエンド３２及び第２コイルエンド３３に対して周方向における両側から接触することで、セグメントコイル４０の径方向における移動を許容する一方、周方向における移動を規制するものである。押圧治具７０は、スロット２３の内部に配置されたセグメントコイル４０を径方向においてスロット２３の内面に向けて押圧して塑性変形させるものである。

こうした構成によれば、スロット２３の内部に配置されたセグメントコイル４０の第１コイルエンド３２及び第２コイルエンド３３に対して、規制治具８０が周方向における両側から接触する。これにより、セグメントコイル４０は、スロット２３の内部での径方向における移動が許容される一方、周方向における移動が規制される。これにより、押圧治具７０によって押圧されて塑性変形した複数のセグメントコイル４０が、スロット２３の内部において径方向に整列することとなる。したがって、塑性変形後の複数のセグメントコイル４０の周方向における位置のばらつきを抑制することができる。

（１－２）ステータの製造方法は、コイル配置工程と、規制工程と、押圧工程とを備える。コイル配置工程では、セグメントコイル４０をスロット２３の内部に配置する。規制工程では、第１コイルエンド３２及び第２コイルエンド３３に対して、規制治具８０を周方向における両側から接触させる。押圧工程では、規制治具８０が接触した状態のセグメントコイル４０を、押圧治具７０によって径方向においてスロット２３の内面に向けて押圧することで、セグメントコイル４０をスロット２３の内面に沿って塑性変形させる。

こうした方法によれば、スロット２３の内部に配置されたセグメントコイル４０の第１コイルエンド３２及び第２コイルエンド３３に対して、規制治具８０が周方向における両側から接触する。これにより、セグメントコイル４０は、スロット２３の内部での径方向における移動が許容される一方、周方向における移動が規制される。その結果、押圧治具７０によって押圧されて塑性変形した複数のセグメントコイル４０が、スロット２３の内部において径方向に整列することとなる。したがって、塑性変形後の複数のセグメントコイル４０の周方向における位置のばらつきを抑制することができる。

（１－３）コイル配置工程では、スロット２３の幅よりも小さい幅を有する配置部３１をスロット２３の内部に配置する。押圧工程では、押圧治具７０により配置部３１を押圧して塑性変形させることに伴って、第１コイルエンド３２及び第２コイルエンド３３のうち配置部３１に隣接する部分に徐変部３２ｂ，３３ｂをそれぞれ形成する。規制工程では、第１コイルエンド３２及び第２コイルエンド３３のうち徐変部３２ｂ，３３ｂが形成される予定の部分よりも配置部３１から離れた部分に対して、規制治具８０を周方向における両側から接触させる。

スロット２３の幅よりも小さい幅を有する配置部３１が押圧治具７０によって押圧されて塑性変形した場合、配置部３１の幅が大きくなる。こうした配置部３１の塑性変形に伴って、配置部３１と、第１コイルエンド３２のうち断面積が変化しない部分である一般部３２ａとの間には、徐変部３２ｂが配置部３１に隣接して形成される。同様にして、第２コイルエンド３３には、徐変部３３ｂが形成される。このため、規制工程において、規制治具８０が、第１コイルエンド３２及び第２コイルエンド３３のうち配置部３１に隣接する部分に接触した場合、当該部分は断面積が変化しにくくなる。このため、徐変部３２ｂ，３３ｂに相当する部分が、配置部３１のうち軸線方向における端部に形成されることになる。その結果、配置部３１の断面積が部分的に減少するおそれがある。

この点、上記方法によれば、規制工程において、第１コイルエンド３２及び第２コイルエンド３３のうち上記予定の部分よりも配置部３１から離れた部分に規制治具８０が接触する。これにより、上記予定の部分に規制治具８０が接触することが回避される。したがって、上述した不都合が生じることを抑制できる。

＜第２実施形態＞
以下、図１３～図１８を参照して、電機子の製造方法をステータの製造方法として具体化した第２実施形態について説明する。

第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことにより、重複した説明を省略する。
各図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率については実際と異なる場合がある。

図１３及び図１４に示すように、ステータ１１０は、ステータコア２０と、２つのカフサ９０と、コイル３０と、複数の絶縁シート５０とを備えている。
（カフサ９０）
図１４に示すように、カフサ９０は、ステータコア２０の軸線方向の両端面に１つずつ設けられている。以降において、ステータコア２０における第１コイルエンド３２が突出する側の端面に設けられるカフサ９０をカフサ９０Ａと称することがある。また、ステータコア２０における第２コイルエンド３３が突出する側の端面に設けられるカフサ９０をカフサ９０Ｂと称することがある。

カフサ９０Ａの構成とカフサ９０Ｂの構成とは同一である。このため、以降では、カフサ９０Ａの構成について説明することで、カフサ９０Ｂの構成についての説明を省略する場合がある。

カフサ９０Ａは、例えば、絶縁性を有する樹脂材料により形成されている。
図１３に示すように、カフサ９０Ａは、環状部９１と、複数の延在部９２とを有している。環状部９１は、円環状をなしている。複数の延在部９２は、環状部９１から径方向の内側に延在するとともに周方向に互いに間隔をおいて設けられている。図１３では、便宜上、カフサ９０Ａの一部が破断されて図示されている。

環状部９１は、ヨーク２１の軸線方向における一端面に接触している。環状部９１の外径は、ヨーク２１の外径よりも小さい。
各延在部９２は、ティース２２の軸線方向における一端面に接触している。カフサ９０Ａには、ティース２２と同数の延在部９２が設けられている。各延在部９２の先端面は、ティース２２の先端面と面一である。各延在部９２は、周方向の両側において第１コイルエンド３２に接触している。

図１４に示すように、延在部９２は、一般部３２ａに向かって突出するとともに接触する突出部９３と、徐変部３２ｂを逃がす逃がし部９４とを有している。延在部９２には、突出部９３と逃がし部９４とが周方向の両側に１つずつ設けられている。

周方向において隣り合う２つの延在部９２から突出するとともに互いに対向する２つの突出部９３は、一般部３２ａに対して周方向における両側から接触している。これにより、セグメントコイル４０の径方向における移動が許容される一方、周方向における移動が規制されている。

逃がし部９４によって、徐変部３２ｂと延在部９２との干渉が回避されている。
（ステータの製造方法）
ステータの製造方法は、カフサ配置工程、絶縁シート配置工程、コイル配置工程、規制工程、押圧工程、及び接合工程を備えている。本実施形態では、カフサ配置工程、絶縁シート配置工程、コイル配置工程、押圧工程、及び接合工程がこの順で行われる。規制工程は、コイル配置工程と同時に行われる。ただし、コイル配置工程及び押圧工程は、この順で複数回繰り返し行われる。

本実施形態における絶縁シート配置工程及び接合工程は、第１実施形態における絶縁シート配置工程及び接合工程と同一である。このため、以降では、絶縁シート配置工程及び接合工程の詳細な説明を省略する。

（カフサ配置工程）
図１５に示すように、カフサ配置工程では、ステータコア２０の軸線方向における一端面上にカフサ９０Ａが配置される。また、図示は省略するが、ステータコア２０の上記一端面とは反対側の他端面上にカフサ９０Ｂが配置される。

（コイル配置工程）
図１６に示すように、コイル配置工程では、スロット２３の内部に複数のセグメントコイル４０が配置される。本実施形態では、まず、１つのスロット２３の内部に配置される都合８つのセグメントコイル４０のうち、５つのセグメントコイル４０がスロット２３の内部において径方向に並んで配置される。

コイル配置工程では、スロット２３の幅よりも小さい幅、より詳しくは、絶縁シート５０の開口幅よりも小さい幅を有する配置部３１がスロット２３の内部に配置される（図９参照）。したがって、配置部３１と絶縁シート５０との間には、スロット２３の幅方向において隙間が設けられている。

（規制工程）
規制工程では、セグメントコイル４０がスロット２３の内部に配置されることに伴って、第１コイルエンド３２の周方向における両側にカフサ９０Ａが接触する。図示は省略するが、同様に、第２コイルエンド３３の周方向における両側にカフサ９０Ｂが接触する。これらにより、スロット２３の内部にてセグメントコイル４０の径方向における移動が許容される一方、周方向における移動が規制される。

以上のように、規制工程では、スロット２３の内部へのセグメントコイル４０の配置と同時に、当該セグメントコイル４０に対してカフサ９０が接触する。したがって、規制工程は、コイル配置工程と同時に行われる。

（押圧工程）
図１７に示すように、押圧工程では、カフサ９０が接触した状態のセグメントコイル４０が押圧治具７０によって径方向の外側におけるスロット２３の内面に向けて押圧される。これにより、各セグメントコイル４０がスロット２３の内面に沿って塑性変形する。このため、上述した配置部３１と絶縁シート５０との隙間が無くなる。したがって、配置部３１の幅が絶縁シート５０の開口幅と同一になる。

図１４に示すように、押圧工程では、配置部３１の塑性変形に伴って、配置部３１の軸線方向における両側に徐変部３２ｂ，３３ｂがそれぞれ形成される。
図１８に示すように、次に、残り２つのセグメントコイル４０において、コイル配置工程及び規制工程と、押圧工程とがこの順で行われた後に、残り１つのセグメントコイル４０において、コイル配置工程及び規制工程と、押圧工程とがこの順で行われる。なお、残り３つのセグメントコイル４０において、コイル配置工程及び規制工程と、押圧工程とがこの順で行われてもよい。

図示は省略するが、接合工程では、カフサ９０Ａの延在部９２を支点として第１コイルエンド３２が周方向の一方または他方に捻られる。
本実施形態の作用及び効果について説明する。

（２－１）ステータの製造方法は、カフサ配置工程と、コイル配置工程と、規制工程と、押圧工程とを備える。カフサ配置工程では、ステータコア２０の軸線方向における両端面にカフサ９０を配置する。コイル配置工程では、セグメントコイル４０をスロット２３の内部に配置する。規制工程では、セグメントコイル４０の第１コイルエンド３２及び第２コイルエンド３３に対して、カフサ９０を周方向における両側から接触させる。押圧工程では、カフサ９０が接触した状態のセグメントコイル４０を、押圧治具７０によって径方向においてスロット２３の内面に向けて押圧することで、セグメントコイル４０をスロット２３の内面に沿って塑性変形させる。

こうした方法によれば、スロット２３の内部に配置されたセグメントコイル４０の第１コイルエンド３２及び第２コイルエンド３３に対して、カフサ９０が周方向における両側から接触する。これにより、セグメントコイル４０は、スロット２３の内部での径方向における移動が許容される一方、周方向における移動が規制される。これにより、押圧治具７０によって押圧されて塑性変形した複数のセグメントコイル４０が、スロット２３の内部において径方向に整列することとなる。したがって、塑性変形後の複数のセグメントコイルの周方向における位置のばらつきを抑制することができる。

＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・第１実施形態において、規制治具８０は、規制部材８１Ａのみを有するものであってもよい。すなわち、規制工程において、規制治具８０は、第１コイルエンド３２には接触する一方、第２コイルエンド３３には接触しなくてもよい。

・第１実施形態において、規制工程では、徐変部３２ｂ，３３ｂが形成される予定の部分に対して規制治具８０が接触してもよい。
・第１実施形態において、規制部材８１Ａが、各ティース２２の軸線方向における一端面上に２つずつ配置されていてもよい。また、規制部材８１Ｂが、各ティース２２の他端面上に２つずつ配置されていてもよい。

・第２実施形態において、カフサ配置工程のうちカフサ９０Ａを配置する工程については、コイル配置工程の後に行われてもよい。この場合、第１コイルエンド３２については、上記カフサ９０Ａを配置する工程と同時に規制工程が行われる。

・第２実施形態において、カフサ配置工程は、絶縁シート配置工程の後であって、コイル配置工程の前に行われてもよい。
・各実施形態におけるコイル配置工程において、スロット２３の内部に一度に配置されるセグメントコイル４０の数は、適宜変更されてもよい。

・各実施形態において、スロット２３の内部に配置される配置部３１の数は、適宜変更されてもよい。
・各実施形態において、ステータ１０から絶縁シート５０が省略されてもよい。この場合、絶縁シート配置工程が省略される。また、塑性変形後の配置部３１の幅は、スロット２３の幅と同一となる。

・コイル３０の導体の材料は、銅合金などのアルミニウム合金以外の金属材料であってもよい。
・各実施形態におけるコイル３０は、複数のセグメントコイル４０が屈曲及び接合されることによって構成されるものであったが、コイル３０は、導体及び絶縁被覆を有する導線が予め環状に形成された巻線により構成されていてもよい。

・第１実施形態では、電機子の製造装置の一例として回転電機のステータの製造装置を例示したが、同様の構成を回転電機のロータの製造装置に対しても適用することも可能である。また、各実施形態では、電機子の製造方法の一例として回転電機のステータの製造方法を例示したが、同様の方法を回転電機のロータの製造方法に対して適用することも可能である。

１０，１１０…ステータ
２０…ステータコア
２１…ヨーク
２２…ティース
２３…スロット
２４…固定部
２４ａ…ボルト孔
３０…コイル
３１…配置部
３２…第１コイルエンド
３２ａ…一般部
３２ｂ…徐変部
３３…第２コイルエンド
３３ａ…一般部
３３ｂ…徐変部
４０…セグメントコイル
５０…絶縁シート
６０…製造装置
７０…押圧治具
７０ａ…押圧面
７１…対向部
８０…規制治具
８１，８１Ａ，８１Ｂ…規制部材
８２…突出部
８３…逃がし部
９０，９０Ａ，９０Ｂ…カフサ
９１…環状部
９２…延在部
９３…突出部
９４…逃がし部

Claims (4)

1. 複数のスロットを有する円筒状の鉄心と、前記スロットの内部に配置されたコイルと、を備え、前記コイルは、前記鉄心の軸線方向において前記スロットから突出したコイルエンドを有するとともに前記鉄心の径方向に並んで配置された複数のセグメントコイルによって構成されている電機子の製造装置であって、
   前記コイルエンドに対して前記鉄心の周方向における両側から接触することで、前記スロットの内部での前記セグメントコイルの前記径方向における移動を許容する一方、前記周方向における移動を規制する規制治具と、
   前記スロットの内部に配置された前記セグメントコイルを前記径方向において前記スロットの内面に向けて押圧して塑性変形させる押圧治具と、を備える、
   電機子の製造装置。
2. 複数のスロットを有する円筒状の鉄心と、前記スロットの内部に配置されたコイルと、を備え、前記コイルは、前記鉄心の軸線方向において前記スロットから突出したコイルエンドを有するとともに前記鉄心の径方向に並んで配置された複数のセグメントコイルによって構成されている電機子の製造装置であって、
   前記セグメントコイルを前記スロットの内部に配置するコイル配置工程と、
   前記スロットの内部に配置された前記セグメントコイルの前記コイルエンドに対して、規制治具を前記鉄心の周方向における両側から接触させることで、前記スロットの内部での前記セグメントコイルの前記径方向における移動を許容する一方、前記周方向における移動を規制する規制工程と、
   前記規制治具が接触した状態の前記セグメントコイルを、押圧治具によって前記径方向において前記スロットの内面に向けて押圧することで、前記セグメントコイルを前記スロットの内面に沿って塑性変形させる押圧工程と、を備え、
   前記コイル配置工程では、前記セグメントコイルとして、互いに異なる２つの前記スロットの内部にそれぞれ配置される２つの配置部と、前記２つの配置部からそれぞれ片持ち状に延びる２つの第１コイルエンドと、前記２つの配置部における前記第１コイルエンドとは反対側の部分同士を連結する第２コイルエンドと、を有するものを用い、
   前記規制工程では、前記第１コイルエンドに対して、前記規制治具を前記周方向における両側から接触させる、
   電機子の製造方法。
3. 前記コイル配置工程では、前記スロットの幅よりも小さい幅を有する前記配置部を前記スロットの内部に配置し、
   前記押圧工程では、前記押圧治具により前記配置部を押圧して塑性変形させることに伴って、前記第１コイルエンドのうち前記配置部に隣接する部分に、前記配置部から離れるほど断面積が徐々に小さくなる徐変部を形成し、
   前記規制工程では、前記第１コイルエンドのうち前記徐変部が形成される予定の部分よりも前記配置部から離れた部分に対して、前記規制治具を前記周方向における両側から接触させる、
   請求項２に記載の電機子の製造方法。
4. 複数のスロットを有する円筒状の鉄心と、前記スロットの内部に配置されたコイルと、前記鉄心の軸線方向における端面に設けられたカフサと、を備え、前記コイルは、前記鉄心の軸線方向において前記スロットから突出したコイルエンドを有するとともに前記鉄心の径方向に並んで配置された複数のセグメントコイルによって構成されている電機子の製造方法であって、
   前記鉄心の前記端面に前記カフサを配置するカフサ配置工程と、
   前記カフサ配置工程の後または前に、前記セグメントコイルを前記スロットの内部に配置するコイル配置工程と、
   前記スロットの内部に配置された前記セグメントコイルの前記コイルエンドに対して、前記カフサを前記鉄心の周方向における両側から接触させることで、前記スロットの内部での前記セグメントコイルの前記径方向における移動を許容する一方、前記周方向における移動を規制する規制工程と、
   前記カフサが接触した状態の前記セグメントコイルを、押圧治具によって前記径方向において前記スロットの内面に向けて押圧することで、前記セグメントコイルを前記スロットの内面に沿って塑性変形させる押圧工程と、を備え、
   前記コイル配置工程では、前記セグメントコイルとして、互いに異なる２つの前記スロットの内部にそれぞれ配置される２つの配置部と、前記２つの配置部からそれぞれ片持ち状に延びる２つの第１コイルエンドと、前記２つの配置部における前記第１コイルエンドとは反対側の部分同士を連結する第２コイルエンドと、を有するものを用い、
   前記規制工程では、前記第１コイルエンドに対して、前記カフサを前記周方向における両側から接触させる、
   電機子の製造方法。

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