JP4613918B2 - コイルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータに用いられるコイルを、平角材をエッジワイズ曲げして形成する技術に関する。

モータに用いられるコイルは、エナメル被覆導線を巻回して形成することが一般的であるが、モータの高出力化、小型化の要請から、より電流密度を高くすることができ、放熱性の良い平角材を用いたコイルの製造方法が提案されている。
平角材を用いたコイルには、直線状の平角材を所定の長さに切ってコイルエンドで接合する方法で形成する場合と、エッジワイズ曲げをして形成する場合がある。
接合部分が少なくなる点ではエッジワイズ曲げにより形成したコイルのほうがより電気抵抗を低くでき、不良率の低減が期待できる。
特許文献１には、巻線装置及び巻線方法に関する技術が開示されている。平角材を用いてエッジワイズ曲げする際の具体的な機械の構成が示されている。この方法で巻回することで、安定して平角材を巻回することが可能となる。

ただし、平角材をエッジワイズ曲げした場合、コイルの内周側が膨らんでしまうと言う問題がある。エッジワイズ曲げをすることで、内周と外周の長さの差によって平角材の肉が厚み方向に盛り上がってしまうためである。
このようにコイルの内周側が膨らむことによって、コイルに備えるスロットにおける平角材の占積率が低下してしまう。
このような問題を解決するために、特許文献２及び特許文献３に示されるような技術が開示されている。

特許文献２には、電動機用固定子及び巻線材の巻回装置に関する技術が開示されている。平角材をエッジワイズ曲げするにあたって、曲げ部分の内側に切欠部を設けて、巻回することで、外周と内周の長さの差を無くすことができ、平角材の膨らみを防止することが可能である。

特許文献３では、回転電機のコイル、回転電機及びコイルの製造方法に関する技術が開示されている。特許文献２では、エッジワイズ曲げの際に発生する膨らみを解消するのではなく、膨らみ同士が干渉することでコイルの幅が広がることを防止するために、コイルエンドで巻きずらして、その幅を抑えている。

特許第３５８５４３８号公報（段落２８〜、図１） 特開２００５−３５４８０４号公報（段落２２〜、段落５２〜、図３、図８） 特開２００５−３０４２４４号公報（段落４２〜、図６）

しかしながら、特許文献１乃至特許文献３に開示される従来技術では、巻回速度を上げることが難しいという課題があると考えられる。
モータに用いられる固定子は、極数が多い方がモータのトルクムラを抑え易い。よって、固定子に用いられるコイルは長細くなる傾向にある。このようなコイルを形成するために、特許文献１乃至特許文献３では、略長方形形状に平角材を巻回している。
図９に、従来技術の矩形コイル１００を巻回する様子を示す。
矩形コイル１００の巻回開始端１００ａから平角材１１５を巻回し始めて、数ターン巻回した状態が図９であり、供給端１００ｂは固定で、回転軸１２０は矩形コイル１００の内周と同じ矩形形状となっている。

特許文献１及び特許文献２に記載されている巻回装置の構成上、略長方形の矩形コイル１００を巻回する場合には巻速度にムラができると考えられる。
すなわち、図９に示すように矩形コイル１００の供給端１００ｂが短辺を巻回しているときには、回転軸１２０が一定の速度で回転しているとすると、回転軸１２０の軸心Ｃからの距離が長軸Ａとなるので巻速度が速くなり、供給端１００ｂが長辺を巻回しているときには、軸心Ｃからの距離が短軸Ｂとなるので巻速度が遅くなる。これを交互に繰り返しながら平角材１１５を巻回して矩形コイル１００を形成することになる。
すなわち、供給端１００ｂに平角材１１５が供給される速度が変化し、速度ムラとして現れるのである。
なお、特許文献３には巻回方法に明示の記載がないが、コイルが長方形である以上同様の問題があると考えられる。

この平角材１１５巻回時に発生する速度ムラは、矩形コイル１００として巻回されたときに巻乱れとなる要因となる。このため、平角材１１５の供給端１００ｂへの供給速度を一定にするために回転の加減速調整を行い、巻速度を一定にする必要がある。
この際、巻速度を早いほうに合わせることは困難であるので、巻速度は遅い方に合わせることとなる。しかし、過剰な加速度をかけると、不要に平角材１１５の伸びを発生させる虞があるなどの事情から、巻回速度は数十ｒｐｍ程度となる。
このような事情によって、略長方形のコイルを巻回する際には一定の速度以上にすることは困難である。したがって、コイル成形に時間がかかり、コストダウンを困難にしているという問題があった。

そこで、本発明は、このような課題を解決するために、コイルの巻回速度を上げることが可能なコイルの製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明によるコイルの製造方法は以下のような特徴を有する。
（１）平角材をエッジワイズ曲げ加工して形成する、コイルの製造方法において、
前記平角材を円筒状の仮巻治具に仮巻回し、前記平角材を略円形にエッジワイズ曲げ加工して仮巻きした仮巻きコイルを形成する仮巻き工程と、前記仮巻きコイルを、外周形状が円形から多角形に徐々に変化するコイル成形治具を用いて、前記コイル成形治具に前記仮巻きコイルを差し込み、前記平角材を多角形に成形された角巻き形状コイルを成形するコイル成形工程と、からなることを特徴とする。

（２）（１）に記載のコイルの製造方法において、
前記仮巻きコイルから前記角巻き形状コイルへ成形する途中の成形中コイルの巻き重ね方向に圧縮力をかける第１コイル押圧手段を備え、前記コイル成形工程で、前記コイル成形治具の多角形部分に、前記仮巻きコイルが装着された状態で、前記第１コイル押圧手段により前記巻き重ね方向に圧縮力をかけて、前記角巻き形状コイルを成形することを特徴とする。

（３）（２）に記載のコイルの製造方法において、
前記成形中コイルの周方向から前記コイル成形治具の凹状部分に向けて押圧成形する第２コイル押圧手段を備え、前記コイル成形治具の多角形の各辺が内側に凹む凹状に成形され、前記第１コイル押圧手段によって多角形部分に装着された前記成形中コイルが前記巻き重ね方向に圧縮力をかけられる前に、前記第２コイル押圧手段によって前記成形中コイルが押圧成形されることを特徴とする。

（４）（１）乃至（３）のいずれかに記載のコイルの製造方法において、
前記仮巻きコイルの１ターン分の周長と、前記コイル成形治具の外周に巻かれた前記角巻き形状コイルの１ターン分の周長とが略等しくなるように、前記仮巻きコイルの形状と前記仮巻治具の形状が設定されていることを特徴とする。

（５）（４）に記載のコイルの製造方法において、
前記コイル成形治具を用いて成形した前記角巻き形状コイルを、焼き鈍ししたことを特徴とする。

このような特徴を有する本発明によるコイルの製造方法により、以下のような作用、効果が得られる。
まず、（１）に記載される発明は、平角材をエッジワイズ曲げ加工して形成する、コイルの製造方法において、平角材を円筒状の仮巻治具に仮巻回し、平角材を略円形にエッジワイズ曲げ加工して仮巻きした仮巻きコイルを形成する仮巻き工程と、仮巻きコイルを、外周形状が円形から多角形に徐々に変化するコイル成形治具を用いて、コイル成形治具に仮巻きコイルを差し込み、平角材を多角形に成形された角巻き形状コイルを成形するコイル成形工程と、からなるので、平角材を巻回する際には略円形に巻回すればよい。

平角材をエッジワイズ曲げ加工してコイルを形成する際に略円形に巻回すれば、図９に示すように長方形に巻回しなくて良いため巻回速度を変化させる必要がなく、巻き速度にムラを発生させずに高速に巻回することが可能である。従来の方法では数ｒｐｍから十数ｒｐｍ程度の巻回速度に抑える必要があったが、（１）の方法であれば、数百ｒｐｍ以上の速度で巻回することが可能となり、数十倍の速度でコイルの巻回をすることが可能となる。
また、仮巻きした後、コイル成形治具を用いて長方形に成形するコイル成形工程で必要な形状のコイルに成形することができる。コイル成形工程では、コイル形成治具に仮巻きコイルを差し込んで形成するという単純な方法を採るので、角巻き形状コイルに形成するのに短時間での成形が可能である。
したがって、図９に示すような従来の巻回方法で角巻き形状コイルを形成する場合に比べ、略円形の仮巻きコイルを形成し、コイル形成工程で角巻き形状コイルに形成する方法を採ることで、コイル成形に必要な時間を短縮することが可能となる。

また、（２）に記載される発明は、（１）に記載のコイルの製造方法において、仮巻きコイルから角巻き形状コイルへ成形する途中の成形中コイルの巻き重ね方向に圧縮力をかける第１コイル押圧手段を備え、コイル成形工程で、コイル成形治具の多角形部分に、仮巻きコイルが装着された状態で、第１コイル押圧手段により巻き重ね方向に圧縮力をかけて、角巻き形状コイルを成形するので、コイルを形成する平角材の幅を所定の厚みに形成することが可能となる。
平角材をエッジワイズ曲げ加工した場合には、コイルの内周側の厚みがそのエッジワイズ曲げ部分で膨らむ現象が確認されている。これは、直線の平角材をエッジワイズ曲げした際に、曲げ部の内周側が圧縮され、内周側の余った肉が平角材の厚み方向に移動するためである。
略円形に巻いた仮巻きコイルを角巻き形状に成形することでも、同様の現象が起きるため、コイル圧縮手段によってコイルの巻き重ね方向に圧縮力をかけることで、コイルの内周側の膨らみを矯正することができる。これによって、固定子に備えるスロットにコイルを配置した場合、スロットにおけるコイルの占積率を高めることが可能になる。

また、（３）に記載される発明は、（２）に記載のコイルの製造方法において、成形中コイルの周方向からコイル成形治具の凹状部分に向けて押圧成形する第２コイル押圧手段を備え、コイル成形治具の多角形の各辺が内側に凹む凹状に成形され、第１コイル押圧手段によって多角形部分に装着された成形中コイルが巻き重ね方向に圧縮力をかけられる前に、第２コイル押圧手段によって成形中コイルが押圧成形されるので、コイルの角部の最小曲げＲを小さくすることができる。
車載されるモータに使用される場合など小型化及び高出力化の要請が厳しい場面で使われる場合には、コイルの体格を極力小さくしたい。

そこで、略円形に巻回した仮巻きコイルを、コイル成形治具に挿入し、多角形の部分まで挿入した段階で、第２コイル押圧手段によって成形中コイルの周方向からコイル成形治具の凹状部分に向けて押圧成形することで、コイルのエッジワイズ曲げ部分の最小曲げ半径を平角材の板幅以下に小さくすることができる。
これによって、角巻き形状コイルの体格を小さくすることができ、モータに搭載した場合にモータのコイルエンド部分を短くすることに貢献できる。

また、（４）に記載される発明は、（１）乃至（３）のいずれかに記載のコイルの製造方法において、仮巻きコイルの１ターン分の周長と、コイル成形治具の外周に巻かれた角巻き形状コイルの１ターン分の周長とが略等しくなるように、仮巻きコイルの形状と仮巻治具の形状が設定されているので、仮巻きコイルをコイル成形治具によって成形する際に、最小限の力で角巻き形状にコイルを成形することが可能になる。
コイル成形治具の外周に巻かれた１ターン分の周長と、仮巻きコイルの１ターン分の周長が等しくない場合、仮巻きコイルをコイル成形治具で成形する際に、平角材が巻回方向に移動するか、平角材を延ばす方向に力が働く。このため、コイル成形時には大きな力を必要とし、成形に時間もかかる上、コイルの寸法精度を確保することが困難になる。
しかし、コイル成形治具の外周に巻かれた１ターン分の周長と、仮巻きコイルの１ターン分の周長を等しくすることで、コイルの巻回方向に働く力を最小限に抑えることができるので、コイル成形の時間を短縮することが可能で、平角材が延びることによる寸法変化もないため、寸法精度の良いコイルの提供が可能となる。

また、（５）に記載される発明は、（４）に記載のコイルの製造方法において、コイル成形治具を用いて成形した角巻き形状コイルを焼き鈍ししたので、エッジワイズ曲げ加工部分で加工硬化が発生した場合でも、加工硬化の影響を除去することが可能となる。
平角材をエッジワイズ曲げ加工した際に加工硬化が発生すると、コイルの抵抗値が上がってしまう。これは、エッジワイズ曲げ部分の素材材料中に、転位線が絡まり合いながら多く存在するため、電子の移動を妨げることになるからである。
したがって、コイルを焼鈍炉などで焼き鈍すことにより、材料から加工硬化の影響を除去することで、コイルのエッジワイズ曲げ部分の抵抗値の上昇を防ぐことが可能となる。

次に、本発明の実施例について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施例のコイルの製造方法の構成について概略を簡単に説明する。
図１に、コイル１０の斜視図を示す。
コイル１０は、平角材１５を用いて矩形に巻回されている。平角材１５は、銅などの導電性の高い金属を材料に、断面が長方形に圧延された帯状の導体である。本実施例の平角材１５は、厚みが約１ｍｍ、幅が約５ｍｍである。
平角材１５の周囲には絶縁被覆が施されている。絶縁被覆はエナメルやポリイミド、アミドイミドなどの絶縁性の高い物質で数十μｍ程度、平角材１５の周囲に形成されている。
このような状態のコイル１０を、図示しない固定子に装着し、モータを形成する。モータは自動車の駆動用動力として用いられている。もちろん、他の用途に用いることも妨げない。

コイル１０を形成する過程を次に示す。
図２に、仮巻きコイル１１をコイル成形治具２０に差し込む様子を示す。また、図３に、仮巻きコイル１１を巻回する工程を示す。
図４に、コイル成形治具２０のＡＡ断面を示す。また、図５に、コイル成形治具２０のＢＢ断面を示す。また、図６に、コイル成形治具２０のＣＣ断面を示す。
仮巻きコイル１１は、図２に示すように略円錐形に絶縁被覆されていない平角材１５である、平角素線１４を巻回したコイルである。この仮巻きコイル１１は、図３に示したような巻回装置６０によって巻回される。
巻回装置６０は、ベース６１と巻き軸６２等からなり、平角素線１４を巻き軸６２に備えられる図示しない固定部に固定して巻回する。なお、巻き軸６２は略円錐形状であり、平角素線１４を巻回することで、平角素線１４は略円形に巻回され、巻き軸６２の形状に沿って略円錐形状の仮巻きコイル１１が形成される。図示はしていないが、必要に応じて平角素線１４を押さえるガイドを設けることが好ましい。

このように形成された仮巻きコイル１１を、コイル成形治具２０に挿入する。
コイル成形治具２０は、図２に示すように円形部分２０ａ、楕円形部分２０ｂ、及び多角形部分２０ｃが連続的に変化する形状に形成された治具である。円形部分２０ａは図４に、楕円形部分２０ｂは図５に、多角形部分２０ｃは図６にそれぞれ表されている。
なお、図２では、コイル成形治具２０の形状を図面作成上の問題で高さを低く表現しているが、必要に応じてコイル成形治具２０の高さを高くし、コイル成形治具２０の形状変化を緩やかにすることで仮巻きコイル１１を変形する際に無理な力がかからないようにすると良い。
コイル成形治具２０の円形部分２０ａ、楕円形部分２０ｂ、多角形部分２０ｃのそれぞれの部分の外周の長さは、仮巻きコイル１１の内周の長さとほぼ等しい。なお、円形部分２０ａの先端部分の外周は、仮巻きコイル１１が挿入しやすいように仮巻きコイル１１の内周よりも小さくしてある。仮巻きコイル１１を挿入しやすいようにコイル成形治具２０の先端を球状にしても良い。

コイル成形治具２０の材質は、工具鋼など硬度の高い材料が用いられ、その表面は摩擦抵抗が低くなるようにバフ研磨などが施されている。
このようなコイル成形治具２０に、図２に示すように円形部分２０ａ側から仮巻きコイル１１を挿入する。
そして、仮巻きコイル１１の上面から圧力を掛けて、仮巻きコイル１１を下側に押していき、仮巻きコイル１１を徐々に変形させていく。説明の都合上、成形中の仮巻きコイル１１を成形中コイル１２と呼ぶことにする。
成形中コイル１２が、楕円形部分２０ｂに差し掛かるにつれて、次第にコイル成形治具２０の楕円形部分２０ｂの断面形状に合わせて楕円形に形成されていく。その様子は図５に示されている。

そして、図６に示されるように多角形部分２０ｃに差し掛かると、成形中コイル１２は角部２０ｃ３によって長方形に成形される。多角形部分２０ｃ断面は、長方形の各辺が窪んだ形状をしている。この窪んだ長辺凹形状部２０ｃ１と短辺凹形状部２０ｃ２は、円弧状に緩やかに形成され、コイル成形治具２０の仮巻きコイル１１を挿入する側から離れるにしたがって徐々に深く形成されている。
そして、角部２０ｃ３には、平角材１５の長辺の幅よりも短い半径でＲが形成されている。角部２０ｃ３は成形中コイル１２のエッジワイズ曲げ部分を形成する。
このように、成形中コイル１２が多角形部分２０ｃまで挿入されて、連続的に変形された後、第１コイル押圧手段と、第２コイル押圧手段によって、成形中コイル１２の外径を成形する。

図７に、周方向コイル圧縮手段３０によって成形中コイル１２を圧縮変形している様子を表す断面図を示す。
多角形部分２０ｃに成形中コイル１２が到達した状態で、第２コイル押圧手段に相当する周方向コイル圧縮手段３０により成形中コイル１２の周方向より中心に向けて圧縮変形させるように押圧する。
周方向コイル圧縮手段３０は、長辺凹形状部２０ｃ１に対応する長辺押圧機構３１と、短辺凹形状部２０ｃ２に対応する短辺押圧機構３２とからなる。
長辺押圧機構３１及び短辺押圧機構３２は、その先端が図７に示すように円弧断面状に形成されており、長辺凹形状部２０ｃ１及び短辺凹形状部２０ｃ２の円弧とほぼ同じ形状をしている。
成形中コイル１２をコイル成形治具２０に通しただけの状態では、成形中コイル１２のエッジワイズ曲げ加工部１２ａは、曲げ半径が板幅よりも小さくすることは難しく、場合によっては周方向に膨らんだ形状となっているため、周方向コイル圧縮手段３０で成形中コイル１２の周方向から中心に向けて押圧することで、エッジワイズ曲げ加工部１２ａの曲げ半径を、平角素線１４の板幅よりも小さくすることが可能となる。

図８に、巻重方向コイル圧縮手段４０によって、成形中コイル１２を圧縮変形している様子を表す側面図を示す。
コイル成形治具２０の周方向から中心に向けて周方向コイル圧縮手段３０で押圧した後、第１コイル押圧手段に相当する巻重方向コイル圧縮手段４０を用いて成形中コイル１２を潰す。
巻重方向コイル圧縮手段４０は、図８には成形中コイル１２全体を押圧する状態で示されているが、最も押圧して板厚を矯正したい部分は成形中コイル１２のエッジワイズ曲げ加工部１２ａであるので、成形中コイル１２の四隅を下側に向けて押さえるような形状でも良い。

このように、巻重方向コイル圧縮手段４０で成形中コイル１２を押圧して成形することで、コイル１０の形状に形成される。ただし、この状態ではコイル１０を構成する平角素線１４の周囲に絶縁被覆が施されていないので、この後にアニール処理と、絶縁被覆処理を行う必要がある。
アニール処理は、コイル１０のエッジワイズ曲げ部１０ａに溜まった加工歪みを除去する目的で、図示しない炉で一定温度以上に加熱し、徐々に冷却する。このような焼鈍処理を行うことで、コイル１０のエッジワイズ曲げ部１０ａに生じた加工硬化の影響を除去、若しくは緩和する。
この後、コイル１０を電着塗装などによって絶縁被覆処理し、絶縁被覆されたコイル１０として形成する。

本実施例のコイルの製造方法は以上のような構成となっているので、以下に示すような作用、効果を奏する。
まず第１に、コイル１０を仮巻きコイル１１として巻回し、その後、コイル成形治具２０及び、周方向コイル圧縮手段３０、巻重方向コイル圧縮手段４０を用いて角巻き形状のコイル１０に成形するので加工時間の短縮を図ることができる。
前述したように、コイル１０を角巻き形状にエッジワイズ曲げ加工していく場合、短辺と長辺の速度差が発生するために、巻回速度を上げられないという問題がある。
角巻き形状にエッジワイズ曲げ加工をおこなってコイル１０を成形していく場合、十数ｒｐｍ程度の速度が限界である。一方、仮巻きコイル１１のように円筒形にコイルを巻回する場合には、数百ｒｐｍ程度の速度で巻回することが可能であるので、数十倍の早さでの巻回を実現できる。

仮巻きコイル１１は、コイル成形治具２０、及び周方向コイル圧縮手段３０、巻重方向コイル圧縮手段４０によって成形する工程を経て角巻き形状にした成形中コイル１２を得ることが出来る。この工程では、平角材１５が銅材であるために変形が容易で、さほど時間を要せずに加工が完了する。したがって、図９のような回転軸１２０を用いて矩形コイル１００を巻回する場合に比べて工程数は増えるものの、トータルの加工時間の短縮を可能とする。

また第２に、周方向コイル圧縮手段３０を用いて成形中コイル１２の周方向から中心に向けて押圧することで、コイル１０の体格を小さくすることが可能となる。
仮巻きコイル１１をコイル成形治具２０の多角形部分２０ｃに通しただけでは、成形中コイル１２のエッジワイズ曲げ加工部１２ａの曲げ半径を平角素線１４の板幅よりも小さくすることは難しい。これは、略円錐形の仮巻きコイル１１をコイル成形治具２０に通して徐々に変形させ、多角形部分２０ｃに成形中コイル１２が到達した段階では、成形中コイル１２の平角素線１４は外側に膨らんでいる形状となりやすい。
略円錐形状の仮巻きコイル１１から変形させるため、直線部分は円弧状となっており、これを周方向コイル圧縮手段３０の長辺押圧機構３１及び短辺押圧機構３２で押圧することで矯正することで、成形中コイル１２は角巻き形状となる。

また、このようにすることで、成形中コイル１２のエッジワイズ曲げ加工部１２ａは、その曲げ半径を平角素線１４の板幅よりも短くすることができる。よって、コイル１０に加工された状態で、固定子に組み付けると、固定子のコイルエンドの短縮に貢献することが出来る。
ところで、成形中コイル１２のエッジワイズ曲げ加工部１２ａの曲げ半径を、平角素線１４の板幅よりも短くすることで、エッジワイズ曲げ加工部１２ａに発生する加工硬化が大きくなるが、コイル成形治具２０で成形した後に焼鈍することで、解決可能である。
成形中コイル１２のエッジワイズ曲げ加工部１２ａ、すなわちコイル１０のエッジワイズ曲げ部１０ａが加工硬化してしまった場合に一番大きな問題は、コイル１０の抵抗値が上がってしまうことである。
出願人が確認した限り、エッジワイズ曲げ加工部１２ａに加工硬化が発生した場合には数％の抵抗値が上昇する。このような抵抗値の上昇は、モータの発熱に繋がり、寿命低下を招くので、好ましくない。しかし、成形中コイル１２を成形後にアニール処理することで加工硬化を除去、緩和することが可能であるため、このようなコイル１０の抵抗の上昇を抑えることに繋がる。

また第３に、成形中コイル１２を巻重方向コイル圧縮手段４０によって圧縮加工することで、成形中コイル１２をエッジワイズ曲げ加工したことによって、平角素線１４の増加した板厚を所定の厚みに押圧成形することが出来る。
仮巻きコイル１１をコイル成形治具２０に通した後、多角形部分２０ｃの位置で周方向コイル圧縮手段３０によって、成形中コイル１２の周方向から押圧成形したうえで、巻重方向コイル圧縮手段４０によって押圧成形を行う。
平角素線１４又は平角材１５をエッジワイズ曲げ加工した場合には、平角素線１４又は平角材１５の板厚方向に寸法が増加する現象がある。これは、平角素線１４又は平角材１５の曲げ部の外周の長さと内周の長さの差が発生することにより、外周部分は引き延ばされ、内周部分は圧縮され、材料の肉が移動して平角素線１４又は平角材１５の板厚方向に逃げ、厚みが増加してしまう結果となるためである。

したがって、成形中コイル１２を周方向コイル圧縮手段３０によって押圧成形した段階でも、平角素線１４の板厚の増加は起こり、これを矯正して所定の厚みとなるように成形中コイル１２を巻き重ね方向に巻重方向コイル圧縮手段４０で圧縮力を掛けて、押圧成形する。
このように成形したコイル１０を、固定子のスロットに配設した場合、スロットに対するコイル１０の占積率を高めることに貢献する。
占積率の向上は、車載用モータの小型化、高出力化の要請に応えるものである。

またその他に、成形中コイル１２を成形後に絶縁被覆処理を行うことで、周方向コイル圧縮手段３０や巻重方向コイル圧縮手段４０による成形中コイル１２の押圧成形中に絶縁皮膜を傷つけるようなことがない。
コイル１０に設けられる絶縁皮膜は固定子に配設された際に占積率に影響するため、極力薄く形成され、かつ必要な絶縁性が得られることが望ましい。
このため、数十μｍ程度の絶縁被覆が設けられるケースが多いが、周方向コイル圧縮手段３０や巻重方向コイル圧縮手段４０のような外的加圧時には、このような絶縁被覆を傷つける虞がある。また、コイル成形治具２０の成形中コイル１２が接触する外周面との摩擦でも、絶縁皮膜が剥がれてしまう虞もある。
よって、成形中コイル１２を押圧成形後、アニール処理を行い、そして絶縁皮膜処理を施すという手順で、コイル１０を成形することで、コイル１０の絶縁皮膜を傷つける虞を極力減らすことが可能となる。

以上に説明したように、本実施例に示したコイルの製造方法では以下に示すような、構成、作用、効果が得られる。
（１）平角材１５がエッジワイズ曲げされて形成されたコイルの製造方法において、平角素線１４を円筒状の巻き軸６２に巻回装置６０を用いて仮巻回し、平角素線１４を略円形に仮巻きした仮巻きコイル１１を形成する仮巻き工程と、仮巻きコイル１１を、外周形状が円形から多角形に徐々に変化するコイル成形治具２０を用いて、コイル成形治具２０に仮巻きコイル１１を差し込み、平角素線１４を多角形に成形された角巻き形状コイルを成形するコイル成形工程と、からなるので、平角素線１４を巻回する際には円筒状に巻回すればよい。

平角素線１４をエッジワイズ曲げする際に略円形に巻回すれば、巻回速度を変化させる必要がないため、巻き速度にムラを発生することなく高速に巻回することが可能である。従来の方法では数ｒｐｍから十数ｒｐｍ程度の巻回速度に抑える必要があったが、（１）の方法であれば、数百ｒｐｍ以上の速度で巻回することが可能となり、数十倍の速度で仮巻きコイル１１の巻回をすることが可能となる。
また、仮巻きした後、コイル成形治具２０を用いて長方形に成形するコイル成形工程で必要な形状のコイル１０に成形することができる。

（２）（１）に記載のコイルの製造方法において、仮巻きコイル１１から角巻き形状コイルへ成形する途中の成形中コイル１２の巻き重ね方向に圧縮力をかける巻重方向コイル圧縮手段４０を備え、コイル成形工程で、コイル成形治具２０の多角形部分２０ｃに、仮巻きコイル１１が装着された状態で、巻重方向コイル圧縮手段４０により巻き重ね方向に圧縮力をかけて、角巻き形状コイルを成形するので、コイル１０を形成する平角材１５の幅を所定の厚みに形成することが可能となる。
平角素線１４又は平角材１５をエッジワイズ曲げ加工した場合には、コイル１０の内周側がそのエッジワイズ曲げ部分で膨らむ現象が確認されている。これは、直線の平角素線１４又は平角材１５をエッジワイズ曲げした際に、エッジワイズ曲げ部１０ａの内周側が圧縮され、内周側の余った肉が厚み方向に移動するためである。
略円錐形状に巻いた仮巻きコイル１１を角巻き形状に成形することでも、同様の現象が起きるため、巻重方向コイル圧縮手段４０によってコイル１０の巻き重ね方向に圧縮力をかけることで、コイルの内周側の膨らみを矯正することができる。これによって、固定子に備えるスロットにコイル１０を配置した場合、スロットにおけるコイル１０の占積率を高めることが可能になる。

（３）（２）に記載のコイルの製造方法において、成形中コイル１２の周方向からコイル成形治具２０の長辺凹形状部２０ｃ１及び短辺凹形状部２０ｃ２に向けて押圧成形する周方向コイル圧縮手段３０を備え、コイル成形治具２０の多角形の各辺が内側に凹む凹状に成形され、巻重方向コイル圧縮手段４０によって多角形部分２０ｃに装着された成形中コイル１２が巻き重ね方向に圧縮力をかけられる前に、周方向コイル圧縮手段３０によって成形中コイル１２が押圧成形されるので、コイル１０のエッジワイズ曲げ部１０ａの最小曲げＲを小さくすることができる。
車載されるモータに使用される場合など小型化及び高出力化の要請が厳しい場面で使われる場合には、コイル１０の体格を極力小さくしたい。

そこで、円錐形状に巻回した仮巻きコイル１１を、コイル成形治具２０に挿入し、多角形部分２０ｃまで挿入した段階で、周方向コイル圧縮手段３０によって成形中コイル１２の周方向からコイル成形治具２０の長辺凹形状部２０ｃ１及び短辺凹形状部２０ｃ２に向けて押圧成形することで、コイル１０のエッジワイズ曲げ部１０ａの最小曲げ半径を小さくすることができる。
これによって、角巻き形状コイルの体格を小さくすることができ、モータに搭載した場合にモータのコイルエンド部分を短くすることに貢献できる。

（４）（１）乃至（３）のいずれかに記載のコイルの製造方法において、仮巻きコイル１１の１ターン分の周長と、コイル成形治具２０の外周に巻かれた角巻き形状コイルの１ターン分の周長とが略等しくなるように、仮巻きコイル１１の形状と巻き軸６２の形状が設定されているので、仮巻きコイル１１をコイル成形治具２０によって成形する際に、最小限の力で角巻き形状にコイルを成形することが可能になる。
コイル成形治具２０の外周に巻かれた１ターン分の周長と、仮巻きコイル１１の１ターン分の周長が等しくない場合、仮巻きコイル１１をコイル成形治具２０で成形する際に、平角素線１４が巻回方向に移動するか、平角素線１４を延ばす方向に力が働く。このため、コイル成形時には大きな力を必要とし、成形に時間もかかる上、コイル１０の寸法精度を確保することが困難になる。
しかし、コイル成形治具２０の外周に巻かれた１ターン分の周長と、仮巻きコイル１１の１ターン分の周長を等しくすることで、コイルの巻回方向に働く力を最小限に抑えることができるので、コイル成形の時間を短縮することが可能で、平角素線１４が延びることによる寸法変化もないため、寸法精度の良いコイル１０の提供が可能となる。

（５）（４）に記載のコイルの製造方法において、コイル成形治具２０を用いて成形した角巻き形状コイルを焼き鈍ししたので、エッジワイズ曲げ加工部１２ａで加工硬化が発生した場合でも、加工硬化の影響を除去することが可能となる。
平角素線１４をエッジワイズ曲げ加工した際に加工硬化が発生すると、コイル１０の抵抗値が上がってしまう。これは、エッジワイズ曲げ部１０ａの素材材料中に、転位線が絡まり合いながら多く存在するため、電子の移動を妨げることになるからである。
したがって、コイル１０を焼鈍炉などで焼き鈍すことにより、材料から加工硬化の影響を除去することで、コイル１０のエッジワイズ曲げ部１０ａの抵抗値の上昇を防ぐことが可能となる。

以上において、実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、周方向コイル圧縮手段３０及び巻重方向コイル圧縮手段４０の形状を変更することを妨げない。また、巻回装置６０の構成についても仮巻きコイル１１が巻回出来れば良いのであるから、図３に示す巻回装置６０以外の構成を採ることを妨げない。

本実施例の、コイル１０の斜視図を示している。 本実施例の、仮巻きコイル１１をコイル成形治具２０に差し込む様子を表した斜視図を示している。 本実施例の、仮巻きコイル１１を巻回する工程を示している。 本実施例の、図２に示すコイル成形治具２０のＡＡ断面を示している。 本実施例の、図２に示すコイル成形治具２０のＢＢ断面を示している。 本実施例の、図２に示すコイル成形治具２０のＣＣ断面を示している。 本実施例の、周方向コイル圧縮手段３０によって成形中コイル１２を圧縮変形している様子を表す断面図を示している。 本実施例の、巻重方向コイル圧縮手段４０によって、成形中コイル１２を圧縮変形している様子を表す側面図を示している。 従来技術の、矩形コイル１００を巻回する様子を示している。

符号の説明

１０ コイル
１０ａ エッジワイズ曲げ部
１１ 仮巻きコイル
１２ 成形中コイル
１２ａ エッジワイズ曲げ加工部
１５ 平角材
２０ コイル成形治具
２０ａ 円形部分
２０ｂ 楕円形部分
２０ｃ 多角形部分
２０ｃ１ 長辺凹形状部
２０ｃ２ 短辺凹形状部
２０ｃ３ Ｒ部
３０ 周方向コイル圧縮手段
３１ 長辺押圧機構
３２ 短辺押圧機構
４０ 巻重方向コイル圧縮手段
６０ 巻回装置
６１ ベース
６２ 巻き軸

Claims (4)

1. 平角材をエッジワイズ曲げ加工して形成する、コイルの製造方法において、
   前記平角材を円筒状の仮巻治具に仮巻回し、前記平角材を略円形にエッジワイズ曲げ加工して仮巻きした仮巻きコイルを形成する仮巻き工程と、
   前記仮巻きコイルを、外周形状が円形から多角形に徐々に変化するコイル成形治具を用いて、前記コイル成形治具に前記仮巻きコイルを差し込み、前記平角材を多角形に成形された角巻き形状コイルを成形するコイル成形工程と、
   からなることを特徴とするコイルの製造方法。
2. 請求項１に記載のコイルの製造方法において、
   前記仮巻きコイルから前記角巻き形状コイルへ成形する途中の成形中コイルの巻き重ね方向に圧縮力をかける第１コイル押圧手段を備え、
   前記コイル成形工程で、前記コイル成形治具の多角形部分に、前記仮巻きコイルが装着された状態で、前記第１コイル押圧手段により前記巻き重ね方向に圧縮力をかけて、前記角巻き形状コイルを成形することを特徴とするコイルの製造方法。
3. 請求項２に記載のコイルの製造方法において、
   前記成形中コイルの周方向から前記コイル成形治具の凹状部分に向けて押圧成形する第２コイル押圧手段を備え、
   前記コイル成形治具の多角形の各辺が内側に凹む凹状に成形され、前記第１コイル押圧手段によって多角形部分に装着された前記成形中コイルが前記巻き重ね方向に圧縮力をかけられる前に、前記第２コイル押圧手段によって前記成形中コイルが押圧成形されることを特徴とするコイルの製造方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のコイルの製造方法において、
   前記仮巻きコイルの１ターン分の周長と、前記コイル成形治具の外周に巻かれた前記角巻き形状コイルの１ターン分の周長とが略等しくなるように、前記仮巻きコイルの形状と前記仮巻治具の形状が設定されていることを特徴とするコイルの製造方法。
   
   

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