JP4705949B2

JP4705949B2 - 固定子の製造方法

Info

Publication number: JP4705949B2
Application number: JP2007320815A
Authority: JP
Inventors: 哲四方; 武雄福田; 健宍戸; 博之佐藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2027-12-12
Also published as: JP2009148029A

Description

本発明は、固定子の製造方法に関するものである。

一般的に、インナーロータ型のモータは、環状のステータ（固定子）の内側に形成された空間にロータ（回転子）が配置され、ロータがステータに対して回転可能に構成されたものである（例えば、特許文献１参照）。
インナーロータ型モータのステータの場合、ステータの外周部に相当するヨークからロータに向かってティースが形成されており、隣接するティース間（スロット）にコイルが配置されている。
特開２００２−４４８９３号公報

ところで、特許文献１に記載されたような巻線方法は、手順が複雑であるため導線一本一本を整列させることが困難であり、さらにそれぞれの巻線同士が重なりあうため、スロット内の巻線を圧縮することが困難であった。そのため、スロット内の巻線の占積率を向上させることが困難であった。

そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、モータの高効率化および小型化を図ることができる固定子の製造方法を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、巻線加工治具（例えば、実施形態における巻線加工治具３０）により導線（例えば、実施形態における導線９）を円環状に巻き回して巻線（例えば、実施形態におけるコイル２０）を形成する工程と、該巻線を前記巻線加工治具から取り外し、帯状に配置された複数の固定子コア片（例えば、実施形態におけるコア片１１）において隣接する該固定子コア片の間に形成されるスロット部（例えば、実施形態におけるスロット１９）に挿入する工程と、前記帯状の固定子コア片を円筒状に変形して固定子（例えば、実施形態におけるステータ１）を形成する工程と、を備えた固定子の製造方法であって、前記巻線は、圧縮可能な導線で形成され、前記巻線加工治具に前記導線を複数回巻回して前記巻線を形成する工程では、前記導線が断面千鳥配列になるように巻回され、前記固定子コア片を円筒状に変形する際に、前記スロット部の側部を構成する前記固定子コア片のティース部（例えば、実施形態におけるティース１５）壁面（例えば、実施形態における側壁９３）により前記巻線を圧縮して、前記スロット部に前記導線が千鳥配列で、かつ、隣接する前記導線同士が圧縮しあうように密に配され、前記巻線を前記スロット部に挿入する工程では、第１の巻線（例えば、実施形態におけるリングＵ１）が挿入される２つのスロット部の間のスロット部の一つに、前記第１の巻線とは異なる相の第２の巻線（例えば、実施形態におけるリングＶ１）を挿入するとともに、前記２つのスロット部の間の別のスロット部に、前記第２の巻線と同相の第３の巻線（例えば、実施形態におけるリングＶ２）を挿入し、前記第２の巻線と前記第３の巻線とは、前記固定子の外周部（例えば、実施形態におけるヨーク１３）において、一方が前記第１の巻線の外周側に位置し、他方が前記第１の巻線の内周側に位置するように配置することを特徴としている。

請求項２に記載した発明は、前記巻線加工治具における前記巻線の巻回し面（例えば、実施形態における側面３２）には、前記巻線の軸方向の少なくとも一方側から前記巻線の径方向に向かって延設部（例えば、実施形態における延設部３５）が突出形成され、前記巻線を形成する工程の後に、該巻線の径方向における変形規制治具（例えば、実施形態におけるカバー部材４９）を前記巻線加工治具に装着する工程と、該巻線加工治具に巻回された前記巻線の渡り部（例えば、実施形態における渡り部２８）を、前記一方側に向かって膨出変形させて膨出部（例えば、実施形態における膨出部４５）を形成する工程と、を有し、該膨出部は、他の巻線の上方に配置される部分の高さを高く、他の巻線の下方に配置される部分の高さを低く形成し、前記巻線を前記スロット部に挿入する工程では、前記巻線の膨出部が前記固定子の外周方向に位置するように、前記巻線を前記スロット部に挿入することを特徴としている。
請求項３に記載した発明は、前記導線は、Ｃｕからなる配線の周囲を覆うように、Ｃｕと密着性のある第１被覆層が形成され、該第１被覆層の周囲を覆うように、前記導線同士の摩擦力を低減することができる第２被覆層が形成され、前記第１被覆層と前記第２被覆層との密着力を確保するための密着層が介装されていることを特徴としている。

請求項１に記載した発明によれば、円環状の巻線をスロット部内に挿入し、隣接するティース部の壁面で巻線を圧縮するため、スロット部内の巻線の占積率を高くすることができる。したがって、モータの高効率化を図ることができる。また、スロット部の面積を小さくすることができるため、モータの小型化を図ることができる効果がある。
また、スロット部内の巻線の占積率を高くすることができるとともに、第１〜第３の巻線の渡り部が上下方向に重ならないように配置することができる。したがって、固定子の高さ方向の寸法を抑制することができる効果がある。

また、巻線の断面は導線が千鳥配列されているため、隣接するティース部の壁面で巻線を圧縮する際に、導線が両側から均等に圧縮されて最密充填配置されるとともに、効率よく圧縮される。したがって、スロット部内の巻線の占積率をより高くすることができ、モータの高効率化および小型化を図ることができる効果がある。

請求項２に記載した発明によれば、巻線をスロット部に挿入する際に、巻線の渡り部が固定子コア片の外周方向に位置するように巻線がスロット部に挿入されるため、帯状の固定子コア片を円筒化して巻線を圧縮しても導線の配列が乱れてしまうことを防止することができる。したがって、スロット部内の巻線の占積率をさらに高くすることができる効果がある。

（ステータ）
次に、本発明の実施形態を図１〜図２２に基づいて説明する。
図１はステータの平面図である。図１に示すように、ステータ１は、環状に構成されたステータコア１０と、ステータコア１０のティース１５に巻回されたコイル２０とで構成されている。ステータ１の環状の中心に形成された空間には、図示しないロータが配置され、ロータが回転可能に構成されている。なお、図１においては、コイル２０はステータコア１０の端面上での断面図で示している。

図２はステータコアの平面図である。図２に示すように、ステータコア１０は、複数のコア片１１が環状に連結されて構成されている。ステータコア１０は、環状の外周を構成するヨーク１３と、ヨーク１３から環状の中心に指向して突出されたティース１５と、ティース１５の先端を構成する先端部１７とを備えている。また、隣接するティース１５同士の間には、空間部（以下、スロット１９という。）が形成され、このスロット１９にコイル２０が巻回されて、ステータ１を構成している。ここで、スロット１９にはコイル２０を構成する導線９が千鳥配列で配置され、隣接する導線９同士が圧縮しあうように密に配されている（図１７参照）。つまり、スロット１９内にコイル２０が高占積率で配されている。なお、スロット１９内においてコイル２０が高占積率で配置できるようにするために圧縮可能な導線９が用いられている。導線９の具体的な構成は、中心軸に配されたＣｕからなる配線の周囲を覆うように、Ｃｕと密着性のある第１被覆層が形成され、第１被覆層の周囲を覆うように、導線同士の摩擦力を低減することができる第２被覆層が形成され、第１被覆層と第２被覆層との間には、第１被覆層と第２被覆層との密着力を確保するための密着層が介装されたものである。

図３はコア片１１の平面図である。図３に示すように、コア片１１は、ヨーク１３、ティース１５、および先端部１７が形成された平板鋼板１８を積層して構成されている。このコア片１１を構成する平板鋼板１８は、プレス成型により容易に製造することができる。ここで、一つのコア片１１には、一つのティース１５が形成されている。つまり、ティース１５毎にコア片１１は分割されている。

ヨーク１３には、外周の一方端部から突出した第１連結部２１または他方端部から突出した第２連結部２２が形成されている。つまり、コア片１１を構成する平板鋼板１８は連結部が一方端部に形成されたものと、他方端部に形成されたものがあり、それらが交互に積層されてコア片１１を構成している。このようにすることで、第１連結部２１は隣接するコア片１１ｂの第２連結部２２ｂと連結され、第２連結部２２は隣接するコア片１１ａの第１連結部２１ａと連結される。また、第１連結部２１と第２連結部２２とは回動可能に連結される。例えば、第１連結部２１および第２連結部２２に貫通孔２９を形成し、貫通孔２９にピンを挿入してヒンジ結合できるようになっている。

また、ヨーク１３の周方向両側部（外周部と内周部との間の両側部）には、一方の側部２３に凹部２４が形成され、他方の側部２５に凹部２４と嵌合する凸部２６が形成されている。凹部２４と凸部２６は、隣接するコア片１１が帯状のときは離反しており、コア片１１が帯状から円筒状に変形したときに嵌合するように構成されている。また、ヨーク１３の外周には後述するステータ製造装置６５の搬送ピン６７（図６参照）が嵌合する凹部２７が形成されている。

（巻線加工治具）
次に、導線を巻回して円環を有するコイル２０を形成する巻線加工治具について、図４、図５に基づいて説明する。
図４は導線巻回時に用いる第一巻線加工治具の斜視図である。図４に示すように、第一巻線加工治具３０は、略ボビン形状に形成され、側面３２に導線９が巻回されるようになっており、円環状のコイル２０を形成できるようになっている。側面３２におけるコイル２０の幅方向の一方側には、コイル２０の厚さ方向に向かって延設部３５が突出形成されている。側面３２と延設部３５の端面３６との段差の中に導線９が巻回され、コイル２０を形成するようになっている。また、第一巻線加工治具３０の導線９が巻回される両側部は、表面が曲面形状になっており、この曲面部３３に巻回された導線９が、コイル２０の渡り部２８として構成される。

第一巻線加工治具３０の側面３２に沿って導線９を巻回してコイル２０（図１１参照）が形成される。このリング状のコイル２０は、挿入する２つのスロット１９間を結ぶ最短距離の円環よりも大きく形成されている。つまり、コイル２０をスロット１９に挿入する際に、スムーズに挿入することができる大きさで形成されている。

図５はコイルの渡り部加工成形時に用いる第二巻線加工治具の斜視図である。図５に示すように、第二巻線加工治具４０は、第一巻線加工治具３０で形成したリング状のコイル２０を嵌め込み可能に構成された本体部４１と、本体部４１の側面４２を覆うためのカバー部材４９と、コイル２０の渡り部２８に膨出部４５（図１８参照）を形成するための押え部材４７と、を備えている。

本体部４１の側面４２には、第一巻線加工治具３０の延設部３５と略同一形状の延設部４３が形成されている。本体部４１の側面４２にカバー部材４９を取り付けた際に、側面４２上に位置しているコイル２０の配列がくずれないようになっている。

本体部４１におけるコイル２０の渡り部２８が形成される位置に相当する部位には、傾斜部４４と、コイル２０の渡り部２８に膨出部４５を形成するための下固定部４６とが形成されている。

傾斜部４４は、コイル２０が巻回される方向に沿う面が傾斜面４８となっており、この傾斜面４８にコイル２０の渡り部２８が当接するようになっている。

下固定部４６の表面５０には、コイル２０の渡り部２８が載置されるとともに、膨出部４５に対応した形状が形成された下成形型５２が形成されている。下成形型５２は、コイル２０の渡り部２８のうちスロット１９の内側（先端部１７側）から外側（ヨーク１３側）に対応した位置に配設される傾斜部５３と、傾斜部５３に連接され、コイル２０の渡り部２８のうちヨーク１３に沿うように配設される平坦部５４と、平坦部５４に連接され、ヨーク１３に沿うように配設されたコイル２０の渡り部２８が次に挿入されるスロット１９へ指向するように形成された指向部５５と、で構成されている。

押え部材４７の表面６３には、コイル２０の膨出部４５に対応した形状が形成された上成形型５７が形成されている。上成形型５７は、傾斜部５３に対向配置された傾斜部５８と、平坦部５４に対向配置された平坦部５９と、指向部５５に対向配置された指向部６０と、が形成されている。下固定部４６と押え部材４７とは接合可能に構成されている。

つまり、傾斜部４４の傾斜面４８にコイル２０を当接し、下固定部４６と押え部材４７との間にコイル２０を挟持し、一定時間保持することで、コイル２０の渡り部２８に膨出部４５が形成されるようになっている。

また、膨出部４５を形成する際には、本体部４１の側面４２に巻回されているコイル２０を覆うカバー部材４９が取り付けられる。カバー部材４９を本体部４１の側面４２に取り付けた状態で、コイル２０の渡り部２８に膨出部４５を形成することで、コイル２０を構成している千鳥配列された導線９がずれないようになっている。

（ステータ製造装置）
次に、ステータ製造装置について図６〜図１０に基づいて説明する。
図６はステータ製造装置の正面図、図７は側面図である。
図６、図７に示すように、ステータ製造装置６５は、帯状のコア片１１を配置して装置内にコア片１１を投入可能な投入ガイド部６６と、コア片１１の凹部２７に嵌合してコア片１１とともに装置内を移動可能な搬送ピン６７と、帯状のコア片１１を円筒状に変形させるためにコア片１１を所望の形状に案内可能な回転ドラム６８と、回転ドラム６８の両端に取り付けられて回転ドラム６８とともに回転するとともに、搬送ピン６７と嵌合可能なスプロケット６９と、回転ドラム６８に設けられ、搬送ピン６７と接合可能に構成された支持ピン７０と、回転ドラム６８の周面と所定間隔隔てた位置にガイド面７１が形成された搬送ガイド部７２と、回転ドラム６８を回転させるためのハンドル７３と、を備えている。

投入ガイド部６６は、図示しない水平レール上に搬送ピン６７が略等間隔に配置されており、搬送ピン６７に嵌合するように配置されるコア片１１にコイル２０を挿入した後に、その搬送ピン６７を装置内に移動させることで帯状のコア片１１を装置内へ投入することができるように構成されている。なお、帯状のコア片１１は、その背後から押すようにして装置内へ投入してもよいし、ハンドル７３を回転させることで搬送ピン６７が装置内へ導かれ、搬送ピン６７とともに帯状のコア片１１が装置内へ投入されるように構成してもよい。

搬送ピン６７は、断面円形の棒状部材で構成され、コア片１１の凹部２７と嵌合できるようになっている。また、搬送ピン６７は、装置内で回転ドラム６８の両端に設けられたスプロケット６９，６９に形成された凹部７４に嵌合できるようになっている。つまり、スプロケット６９，６９が回転ドラム６８とともに回転することで、搬送ピン６７はスプロケット６９，６９に案内されて、回転ドラム６８の周面７５に沿う方向に移動するように構成されている。

回転ドラム６８は、略円筒状に形成され、中心軸Ｌを中心に回転可能に構成されている。回転ドラム６８の両端面にはスプロケット６９，６９が取り外し可能に設けられている。回転ドラム６８の直径Ｄ１は、製造したいステータ１の製品径Ｄ２（図１参照）よりも大きくなるように構成されている。
このように回転ドラム６８の直径Ｄ１がステータ１の製品内径Ｄ２より大きくなっているため、先頭のコア片１１のヨーク１３外周（図１０のＰ部）に、末尾のコア片１１の先端部１７（図１０のＱ部）が干渉することなく、帯状のコア片１１の全体を回転ドラム６８の外周面上に巻き取ることができる。なお、回転ドラム６８の直径Ｄ１がステータ１の製品内径Ｄ２より大きくなっているため、回転ドラム６８の外周面上では、巻き取った帯状のコア片１１の両端部が離間配置される。

図８は回転ドラムの斜視図であり、図９は図８のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図８、図９に示すように、回転ドラム６８の直径Ｄ１は、可変できるように構成されており、ステータ１の製品径Ｄ２よりも大きくすることができるとともに、直径Ｄ２以下にすることもできるようになっている。具体的には、回転ドラム６８の中心に取り外し可能な内径拡張治具７６が取り付けられている。内径拡張治具７６の周面はテーパ状に形成されており、内径拡張治具７６を取り外すとともに、その外周に構成されている内径構成治具７７を中心軸Ｌ側に移動させることで、回転ドラム６８の直径Ｄ１を可変（縮小）できるようになっている。つまり、内径拡張治具７６を内径構成治具７７に嵌合させると回転ドラム６８の直径Ｄ１は最大となり、このとき直径Ｄ１はステータ１の製品径Ｄ２より大きくなるように構成されている。

図６，７に戻り、内径拡張治具７６は回転軸８０に接続されている。また、回転軸８０はハンドル７３と接続されている。つまり、ハンドル７３を中心軸Ｌを中心に回転させると、回転軸８０も合わせて回転することで、回転ドラム６８も回転するようになっている。また、回転軸８０は軸方向両端部近傍において支持部材８５で支持され、支持部材８５は装置テーブル８７にネジ８９により支持されている。

また、回転ドラム６８の周面の一部に凹陥部８１が形成されている。ここで、帯状のコア片１１において、コイル２０が挿入されていないスロット１９の両側の先端部１７にコイル２０をスロット１９内に案内させるための案内部材８３を取り付けた状態でコア片１１を円筒状にする（図１０参照）。案内部材８３は、例えば樹脂製のキャップ部材のようなものであり、容易に着脱できるようになっている。案内部材８３を取り付けたコア片１１は、他のコア片１１より高さ方向に高くなるため、この案内部材８３を取り付けたコア片１１が回転ドラム６８と干渉しないように凹陥部８１が設けられている。つまり、案内部材８３が凹陥部８１内に位置するようにして回転ドラム６８を回転することで、帯状のコア片１１を円筒状にすることができるとともに、その後、コイル２０をスムーズにスロット１９内へ挿入することができる。

スプロケット６９は、回転ドラム６８の両端面に密着するように設けられている。スプロケット６９は、略円形の外形に搬送ピン６７が嵌合可能な凹部７４が周面に沿って連続的に形成されている。また、スプロケット６９の表面には支持ピン７０が設けられている。

支持ピン７０は、スプロケット６９の表面に取り付けられた板状部材である。支持ピン７０は、スプロケット６９を介して回転ドラム６８とも接続されている。つまり、回転ドラム６８が回転することで支持ピン７０も合わせて移動するように構成されている。支持ピン７０の外側端部には搬送ピン６７が嵌合可能な嵌合部７８が形成されている。嵌合部７８は、例えば貫通孔で構成されている。嵌合部７８に搬送ピン６７を嵌合した状態で回転ドラム６８を回転させると、搬送ピン６７を確実に回転ドラム６８の周面７５に沿うように搬送させることができる。

搬送ガイド部７２は、回転ドラム６８およびスプロケット６９の周面を略全周に亘って囲繞するように設けられている。搬送ガイド部７２のガイド面７１は、回転ドラム６８の周面７５から略等間隔隔てた位置に形成されている。コア片１１は、回転ドラム６８の周面７５とガイド面７１との間を回転ドラム６８の周面７５に沿うようにして移動して、帯状のコア片１１を円筒状にすることができるように構成されている。つまり、回転ドラム６８の周面７５と搬送ガイド部７２のガイド面７１との間は、コア片１１の搬送路７９として構成される。

なお、コア片１１を回転ドラム６８へ導入する際に、その導入部における搬送ガイド部７２の曲率半径を徐々に小さくすることが望ましい。これにより、スロット１９に挿入されたコイル２０が徐々に圧縮されるため、導線の配列が乱れるのを防止することが可能になり、占積率を確実に向上させることができる。

（作用）
次に、導線９を巻回してコイル２０を形成する手順を図１１〜図１３に基づいて説明する。
図１１は巻線加工治具に導線を巻回した状態を示す斜視図であり、図１２は図１１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図１１に示すように、導線９を第一巻線加工治具３０に巻きつけるようにしてリング状のコイル２０を形成する。このとき、第一巻線加工治具３０の側面３２において、導線９が千鳥配列になるように巻きつける（図１２参照）。同様に、導線９を第一巻線加工治具３０に巻きつけてリング状のコイル２０を複数形成する（本実施形態では１８個）。

コイル２０が形成されると、第一巻線加工治具３０からコイル２０を一旦取り外す。そして、コイル２０を第二巻線加工治具４０の本体部４１に取り付ける。このとき、曲面部３３に位置していた導線９が第二巻線加工治具４０の傾斜部４４に当接するようにコイル２０を嵌め込む。

図１３はコイルに膨出部４５を形成する際の状態を示す斜視図である。図１３に示すように、第二巻線加工治具４０にコイル２０を挿入し、本体部４１の側面４２にカバー部材４９を取り付けるとともに、下固定部４６と押え部材４７とを当接する。このようにして一定時間保持することで、傾斜部４４、下固定部４６および押え部材４７で囲まれるようにして形成された空間にコイル２０が位置することとなり、その部分が膨出部４５として形成される。なお、膨出部４５はコイル２０の両側（ステータコア１０の両端面に相当する位置）に形成する。

コイル２０の渡り部２８に膨出部４５が加工成形されると、第二巻線加工治具４０からコイル２０を取り外す。なお、膨出部４５はすべてのコイル２０に形成する。このように膨出部４５が形成されたコイル２０をコア片１１のスロット１９に挿入する。このとき、膨出部４５がステータコア１０の外周側に位置するように挿入する。

次に、帯状のコア片１１を円筒状にする手順を図１４に基づいて説明する。
図１４は、ステータ製造装置にコア片をセットした状態を示す説明図である。なお、図１４以降のコア片の形状は簡略化した形状で表現している。図１４に示すように、複数のコア片１１を帯状に並べる（本実施形態では３６個）。このとき、コア片１１の凹部２７を搬送ピン６７に嵌合するようにして配置する。コア片１１を全て配置した後、スロット１９の側面に沿うように絶縁紙１６を配置する。絶縁紙１６が配置された後に、スロット１９にコイル２０を挿入する。このとき、導線９の両端部はコイル２０から延出させて、電源端子やグランド端子に接続できるようにしておく（図１５参照）。なお、このコイル２０は所定間隔隔てた２つのスロット１９に挿入できる大きさで形成されている。

次に、スロット１９にコイル２０を挿入する手順を図１５、図１６に基づいて説明する。
図１５はコイルのスロット部への挿入方法を示す説明図であり、図１６はコイルの構成を示す説明図である。図１５、図１６に示すように、Ｕ相を構成するコイル２０ａは、リングが６個（リングＵ１〜Ｕ６）で構成されている。同じく、Ｖ相を構成するコイル２０ｂはリングＶ１〜Ｖ６で構成され、Ｗ相を構成するコイル２０ｃはリングＷ１〜Ｗ６で構成されている。そして、コイル２０がそれぞれ所望のスロット１９に挿入される。

具体的には、Ｕ相のコイル２０ａは、スロット番号１とスロット番号６のスロット１９にリングＵ１を挿入し、スロット番号７とスロット番号１２のスロット１９にリングＵ２を挿入し、同様に繰り返し、スロット番号３１とスロット番号３６のスロット１９にリングＵ６を挿入する。また、Ｖ相のコイル２０ｂは、スロット番号３３とスロット番号２のスロット１９にリングＶ１を挿入し、スロット番号３とスロット番号８のスロット１９にリングＶ２を挿入し、同様に、スロット番号２７とスロット番号３２のスロット１９にリングＶ６を挿入する。さらに、Ｗ相のコイル２０ｃは、スロット番号３５とスロット番号４のスロット１９にリングＷ１を挿入し、スロット番号５とスロット番号１０のスロット１９にリングＷ２を挿入し、同様に、スロット番号２９とスロット番号３４のスロット１９にリングＷ６を挿入する。

次に、スロット１９にコイル２０を挿入する手順を説明する。なお、以下の説明ではスロット１９に関しては、スロット番号のみを用いて説明する。
まず、図１６に示すように、Ｖ相を構成するコイル２０ｂのリングＶ１をスロット番号２に挿入する。このとき、リングＶ１の他方（図１５のＡ部）はスロット番号３３には挿入しない。次に、Ｗ相を構成するコイル２０ｃのリングＷ１をスロット番号４に挿入する。このとき、リングＷ１の他方（図１５のＢ部）はスロット番号３５には挿入しない。次に、Ｕ相を構成する２０ａのリングＵ１をスロット番号６に挿入する。このとき、リングＵ１の他方はスロット番号１に仮挿入する。

次に、Ｖ相のコイル２０ｂのリングＶ２をスロット番号３とスロット番号８に掛け渡すように挿入する。同様に、Ｗ相のコイル２０ｃのリングＷ２をスロット番号５とスロット番号１０に掛け渡すように挿入した後、Ｕ相のコイル２０ａのリングＵ２をスロット番号７とスロット番号１２に掛け渡すように挿入する。この手順を繰り返して、Ｖ３→Ｗ３→Ｕ３→Ｖ４→…→Ｖ６→Ｗ６→Ｕ６をそれぞれスロット１９内に挿入する。このようにコイル２０をスロット１９内に挿入すると、コイル２０は２つのスロット１９間において傾斜するように配置される。なお図１５に示すように、例えばスロット番号６の導線の巻回方向とスロット番号７の導線の巻回方向は同一方向になるように挿入する。このように隣接するスロット１９に挿入される同相の導線は、その導線の巻回方向が同一方向になるように挿入する。

このようにコイル２０を帯状のコア片１１に挿入した状態、つまり、リングＶ１のＡ部およびリングＷ１のＢ部がスロット１９に挿入されていない状態で、帯状のコア片１１を円筒状に変形する。なお、コイル２０をスロット１９へ挿入する際には、渡り部２８の膨出部４５がヨーク１３の外周側に位置するように挿入する。

このようにコイル２０がスロット１９に挿入された状態で帯状のコア片１１を投入ガイド部６６から回転ドラム６８の方へと移動させる。なお、コイル２０が挿入されていないコア片１１の先端部１７（具体的にはスロット番号３３と３５の両側に位置するコア片）には、案内部材８３を取り付けておく（図１０参照）。先頭のコア片１１に嵌合している搬送ピン６７を、スプロケット６９，６９の凹部７４に嵌合させるとともに、支持ピン７０の嵌合部７８をその搬送ピン６７に嵌合させる。

この状態で回転ドラム６８をハンドル７３により回転させる。すると、帯状のコア片１１は回転ドラム６８の回転とともに、回転ドラム６８の周面７５と搬送ガイド部７２のガイド面７１との間の搬送路７９内を、回転ドラム６８の周面７５に沿うように移動する。そして、図１０に示すように、コア片１１が略円筒状になるまでハンドル７３により回転ドラム６８を回転させる。

図１７はコア片が帯状から円筒状になるときのスロット形状の変化を示す説明図であり、（ａ）が帯状のとき、（ｂ）が円筒状のときの形状である。図１７に示すように、コア片１１が帯状から円筒状になると、スロット１９の面積が小さくなる。すると、スロット１９に配置されていたコイル２０がティース１５の側壁９３に押され、コイル２０の導線９同士が互いに接触し、さらにスロット１９の面積が小さくなると、ティース１５の側壁９３でさらにコイル２０を圧縮する。すると、導線９同士が圧縮し合い、スロット１９内にコイル２０が密に配置され、高占積率を実現することができる。また、従来と同じ導線量の場合には、スロット１９の必要面積を小さくすることができるため、ステータ１の小型化を図ることができる。なお、スロット１９内にはコイル２０が高占積率を実現するために圧縮可能な導線９が用いられており、導線９が圧縮されても性能には影響がない。

回転ドラム６８を所望の位置まで回転させると、次に回転ドラム６８からコア片１１を取り外すとともに、コア片１１の両端部において挿入されていないコイル２０をスロット１９へ挿入する。

なお、回転ドラム６８の中心に設けられている内径拡張治具７６を中心軸Ｌ方向に引き抜く。内径拡張治具７６はその表面がテーパ状に形成されており、内径拡張治具７６を取り外すと、その周囲に配置されている内径構成治具７７の直径Ｄ１を小さくすることができる。そして、直径Ｄ１をステータ１の製品径Ｄ２と略同一になるまで小さくし、その状態でコア片１１の外周面を仮固定する。コア片１１の仮固定には、例えばバンドを用いて外周面を仮固定する。

そして、内径構成治具７７からコア片１１を引き抜き、コイル２０が挿入されていないスロット１９（２箇所）にコイル２０を挿入する。具体的には、Ｖ相のコイル２０ｂ（図１５のＡ部）をスロット番号３３のスロット１９に挿入するとともに、Ｗ相のコイル２０ｃ（図１５のＢ部）をスロット番号３５のスロット１９に挿入する。なお、コイル２０を挿入する際に案内部材８３を先端部１７に取り付けているため、先端部１７同士間が近接していても、コイル２０をスムーズにスロット１９内に挿入することができる。また、コイル２０の挿入が完了すると、案内部材８３は取り除く。

図１８が上述した方法で製造されたステータ１の上面斜視図であり、図１９がステータ１の部分側面図である。図１８に示すように、コイル２０をスロット１９内に挿入した後に、仮固定のバンドを取り外すと円筒状のステータ１が製造されることとなる。そして、例えばそのステータ１を図示しないコアリング（モータの外筒）内に挿入し、スロット１９に挿入された各コイル２０ａ，２０ｂ，２０ｃに緩みがないように導線９を調整した後、各コイル２０ａ，２０ｂ，２０ｃの各リングの両端部から延出している導線９をＵ相、Ｖ相およびＷ相の電源端子およびグランド端子に接続するとよい（図２２参照）。

また、図１９に示すように、本実施形態による方法でコイル２０を挿入すると、コイル２０の渡り部２８の高さＨ１を低く抑えることができる。具体的に説明すると、インサータ方式（本実施形態と別のコイル巻回方法）では、図２０に示すように、各相の渡り部１２８が上下方向に重なるように配置され、コイルの渡り部の高さが高くなるのに対して、図２１（図１６のＤ−Ｄ線に沿う断面図）に示すように、本実施形態による方法では、各相のコイル２０の渡り部２８がステータコア１０の表面に沿う方向に並ぶように配置され、高さＨ１を低く抑えることができる。

さらに、第二巻線加工治具４０を用いてコイル２０の渡り部２８に膨出部４５を形成することにより、他のコイルの上に配置される部分の高さを高く、他のコイルの下に配置される部分の高さを低く形成することが可能になる。これにより、コイル２０をスロット１９に挿入した後に、渡り部２８の形状を調整しなくても、渡り部２８の高さＨ１を低く抑えることができる。

本実施形態によれば、第一巻線加工治具３０により導線９をリング状に巻き回してコイル２０を形成する工程と、コイル２０を第一巻線加工治具３０から取り外し、帯状に配置された複数のコア片１１において隣接するコア片１１の間に形成されるスロット１９に挿入する工程と、帯状のコア片１１を円筒状に変形してステータ１を形成する工程と、を備えたステータの製造方法であって、コア片１１を円筒状に変形する際に、スロット１９の側部を構成するコア片１１のティース１５の側壁９３によりコイル２０を圧縮するようにした。
したがって、リング状のコイル２０をスロット１９内に挿入し、隣接するティース１５の側壁９３でコイル２０を圧縮するため、スロット１９内のコイル２０の占積率を高くすることができ、モータの高効率化を図ることができる。また、スロット１９の面積を小さくすることができるため、モータの小型化を図ることができる。

また、コイル２０をスロット１９に挿入する工程では、例えば、コイル２０ａのリングＵ１が挿入される２つのスロット１９の間のスロット１９の一つに、リングＵ１とは異なる相のリングＶ１を挿入するとともに、前記２つのスロット１９の間の別のスロット１９に、リングＶ１と同相のリングＶ２を挿入し、リングＶ１とリングＶ２とは、ステータ１のヨーク１３において、リングＶ１がリングＵ１の外周側に位置し、リングＶ２がリングＵ１の内周側に位置するように配置した。
したがって、コイル２０をスロット１９に挿入したときに、リングＵ１，Ｖ１，Ｖ２の渡り部２８が上下方向に重ならないように配置することができる。つまり、ステータ１の高さ方向の寸法を抑制することができる。

さらに、巻線加工治具３０に導線９を複数回巻回してコイル２０を形成する工程では、導線９が断面千鳥配列になるように巻回されるようにした。
したがって、コイル２０の断面は導線９が千鳥配列されているため、隣接するティース１５の側壁９３でコイル２０を圧縮する際に、導線９が両側から均等に圧縮されて最密充填配置されるとともに、効率よく圧縮される。つまり、スロット１９内のコイル２０の占積率をより高くすることができ、モータの高効率化および小型化を図ることができる。

そして、第二巻線加工治具４０の側面４２には、コイル２０の幅方向の一方側からコイル２０の厚さ方向に向かって延設部４３を突出形成し、コイル２０を形成する工程の後に、カバー部材４９を第二巻線加工治具４０に装着する工程と、第二巻線加工治具４０に巻回されたコイル２０の渡り部２８を、延設部４３側に向かって膨出変形させて膨出部４５を形成する工程と、を有し、コイル２０をスロット１９に挿入する工程では、コイル２０の膨出部４５がステータ１の外周方向に位置するように、コイル２０をスロット１９に挿入するようにした。
したがって、コイル２０をスロット１９に挿入する際に、コイル２０の渡り部２８がステータ１の外周方向に位置するようにコイル２０がスロット１９に挿入されるため、帯状のコア片１１を円筒化してコイル２０を圧縮しても導線９の配列が乱れてしまうことを防止することができる。つまり、スロット１９内のコイル２０の占積率をさらに高くすることができる。

尚、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態において、リング状のコイルを一つずつ形成した構成を説明したが、三相のコイルをそれぞれ一本の導線でリングを６個ずつ連続的に形成する構成にしてもよい。

本発明の実施形態におけるステータの平面図である。本発明の実施形態におけるステータコアの平面図である。本発明の実施形態におけるコア片の平面図である。本発明の実施形態における第一巻線加工治具の斜視図である。本発明の実施形態における第二巻線加工治具の斜視図である。本発明の実施形態におけるステータ製造装置の正面図である。本発明の実施形態におけるステータ製造装置の側面図である。本発明の実施形態における回転ドラムの斜視図である。図８のＡ−Ａ線に沿う断面図である。本発明の実施形態におけるステータの製造途中を示す説明図である。本発明の実施形態における巻線加工治具に導線を巻回したときの斜視図である。図１１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。本発明の実施形態における巻線加工治具で膨出部を形成するときの斜視図である。本発明の実施形態におけるステータ製造装置にコア片を配置したときの説明図である。本発明の実施形態におけるコイルのスロット部への挿入方法を示す説明図である。本発明の実施形態におけるコイルの構成を示す説明図である。本発明の実施形態におけるコア片が帯状から円筒状に変化するときの概略構成図であり、（ａ）が帯状、（ｂ）が円筒状の場合である。本発明の実施形態におけるステータコアの斜視図である。本発明の実施形態におけるステータコアの部分側面図である。図１８のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図１６のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。本発明の実施形態におけるステータの斜視図である。

符号の説明

１…ステータ（固定子）９…導線１１…コア片（固定子コア片）１３…ヨーク（ヨーク部）１５…ティース（ティース部）１９…スロット（スロット部）２０…コイル（巻線）２８…渡り部３０…巻線加工治具３５…延設部４５…膨出部９１…リング（円環）９３…側壁（壁面）

Claims

巻線加工治具により導線を円環状に巻き回して巻線を形成する工程と、
該巻線を前記巻線加工治具から取り外し、帯状に配置された複数の固定子コア片において隣接する該固定子コア片の間に形成されるスロット部に挿入する工程と、
前記帯状の固定子コア片を円筒状に変形して固定子を形成する工程と、を備えた固定子の製造方法であって、
前記巻線は、圧縮可能な導線で形成され、
前記巻線加工治具に前記導線を複数回巻回して前記巻線を形成する工程では、前記導線が断面千鳥配列になるように巻回され、
前記固定子コア片を円筒状に変形する際に、前記スロット部の側部を構成する前記固定子コア片のティース部壁面により前記巻線を圧縮して、前記スロット部に前記導線が千鳥配列で、かつ、隣接する前記導線同士が圧縮しあうように密に配され、
前記巻線を前記スロット部に挿入する工程では、
第１の巻線が挿入される２つのスロット部の間のスロット部の一つに、前記第１の巻線とは異なる相の第２の巻線を挿入するとともに、前記２つのスロット部の間の別のスロット部に、前記第２の巻線と同相の第３の巻線を挿入し、
前記第２の巻線と前記第３の巻線とは、前記固定子の外周部において、一方が前記第１の巻線の外周側に位置し、他方が前記第１の巻線の内周側に位置するように配置することを特徴とする固定子の製造方法。
前記巻線加工治具における前記巻線の巻回し面には、前記巻線の軸方向の少なくとも一方側から前記巻線の径方向に向かって延設部が突出形成され、
前記巻線を形成する工程の後に、
該巻線の径方向における変形規制治具を前記巻線加工治具に装着する工程と、
該巻線加工治具に巻回された前記巻線の渡り部を、前記一方側に向かって膨出変形させて膨出部を形成する工程と、
を有し、
該膨出部は、他の巻線の上方に配置される部分の高さを高く、他の巻線の下方に配置される部分の高さを低く形成し、
前記巻線を前記スロット部に挿入する工程では、前記巻線の膨出部が前記固定子の外周方向に位置するように、前記巻線を前記スロット部に挿入することを特徴とする請求項１に記載の固定子の製造方法。
前記導線は、銅からなる配線の周囲を覆うように、該銅と密着性のある第１被覆層が形成され、該第１被覆層の周囲を覆うように、前記導線同士の摩擦力を低減することができる第２被覆層が形成され、前記第１被覆層と前記第２被覆層との密着力を確保するための密着層が介装されていることを特徴とする請求項１または２に記載の固定子の製造方法。