JP5177545B2 - 回転電機のコイル組立体製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機のコイル組立体製造方法に関する。

従来、回転電機のコイル組立体（固定子巻線）を製造する方法として、種々の方法が提案されている。例えば、特許文献１には、三角波形状に成形した一のコイル線材に対して、他のコイル線材を９０度だけその軸周りに回転させるとともに、半分のターン分だけそれらの重なりを増加するように一のコイル方向に進める工程と、他のコイル線材をさらにその軸周りに９０度だけ回転させる工程とを繰り返すことにより、順次他のコイル線材を半分のターン分ずつ一のコイル線材に編み込んで帯状の線材集積体を形成する方法が提案されている。

また、特許文献２には、複数のコイル線材を波形形状に成形しつつ所定の状態に編み込んで帯状の線材集積体を形成する方法や、帯状に形成した線材集積体を円筒状に成形して固定子コアに巻装する方法が提案されている。
特開２００４−１０４８４１号公報 米国特許第７１４３５０１号明細書

ところで、特許文献１及び２に開示されているような方法で形成された帯状の線材集積体は、波形形状の複数のコイル線材が長手方向に所定距離ずつづれて、且つ隣り合うコイル線材同士が交差した状態で重ね合わされて２層構造に形成されている。そのため、帯状の線材集積体を渦巻き状に巻き付けて円筒状のコイル組立体を製造する場合には、巻き付けられる線材集積体が１周目から２周目、２周目から３周目へと周移りする箇所（以下、「周移り部」という）に段差ができてしまう。その結果、段差部に隙間が形成されることにより占積率の低下を招くこととなる。

この占積率の低下を回避する一方策として、例えば断面形状が円形などの断面積の小さいコイル線材を用いて帯状の線材集積体を形成し、そのコイル線材を段差部の隙間に押し込むことによって、占積率の低下を抑制するようにすることが知られている。しかし、断面積の小さいコイル線材を用いると、コイル抵抗が増大するため、回転電機としての性能の低下を招くこととなる。

また、帯状の線材集積体を巻いてコイル組立体を製造する他の方法として、帯状の線材集積体を所定の曲げ率で巻いて曲げ率の異なる複数の円筒状集積体を別個に形成し、それら円筒状集積体を径方向に重ね合わせることによって、周移り部が無いコイル組立体を製造する方法がある。しかし、この場合には、別個に形成された複数の円筒状集積体同士を接続させる必要があるため、接続させるための余分な空間が必要となり、小型化することが困難となる。また、複数の円筒状集積体同士を接続させるため、コストもアップし、接続部も多くなることから信頼性も低下する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、周移り部における占積率の低下を回避し得るようにした回転電機のコイル組立体製造方法を提供することを解決すべき課題とするものである。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段について、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。

１．回転電機のコイル組立体製造方法は、
コイル線材に固定子のスロット内に設置されるスロット収容部及び該スロット収容部同士を接続するターン部を成形しつつ、複数の前記コイル線材を所定の状態に重ね合わせて帯状の線材集積体を形成する線材集積体形成工程と、
前記線材集積体を渦巻き状に巻き付けて円筒状に成形する成形工程と、
を有する回転電機のコイル組立体を製造する方法であって、
前記線材集積体形成工程は、隣り合う前記コイル線材同士を交差した状態に重ね合わせて編込み部を形成する編込み工程と、隣り合う前記コイル線材同士を交差しない状態に重ね合わせて非編込み部を形成する非編込み工程と、を切り換えて行うことを特徴とする。

手段１によれば、帯状の線材集積体を形成する線材集積体形成工程において、編込み部を形成する編込み工程と非編込み部を形成する非編込み工程とを切り換えて行い、切り換えるタイミングを適宜設定することにより、帯状の線材集積体の所定箇所に非編込み部を形成する。そして、次の成形工程において、線材集積体形成工程で形成した帯状の線材集積体を、段差部が形成される周移り部に非編込み部が位置するように渦巻き状に巻き付けて円筒状に成形する。これにより、周移り部の段差部に非編込み部が位置するようにされたコイル組立体を製造することができる。

このようにして製造されたコイル組立体は、周移り部に非編込み部が位置していることによって、周移り部に形成される段差部の隙間を小さくすることができるので、周移り部における占積率の低下を回避することができる。これにより、断面形状が矩形の断面積が大きいコイル線材を用いることが可能となり、占積率の向上を図ることができる。また、渦巻き状に巻き付けられる線材集積体は、連続したコイル線材を用いて形成することができるので、コイル線材同士の接続箇所を少なくすることができ、小型化が可能となる。

２．手段１に記載の回転電機のコイル組立体製造方法において、前記線材集積体形成工程は、前記編込み工程と前記非編込み工程を交互に行うことを特徴とする。

手段２によれば、編込み工程と非編込み工程を交互に行うことによって、編込み部と非編込み部が交互に形成された線材集積体を得ることができる。

３．手段１又は２に記載の回転電機のコイル組立体製造方法において、各前記編込み工程で形成された各前記編込み部には、同数の前記ターン部が形成されていることを特徴とする。

手段３によれば、各編込み部が同数のターン部を有するように形成されるので、成形工程において、線材集積体を渦巻き状に巻き付けて円筒状に成形する際に、各編込み部が周方向の所定の範囲内に整然と収まるようにすることができる。これにより、線材集積体を所望の円筒形状に簡易に成形することが可能となる。

４．手段１〜３の何れか一つに記載の回転電機のコイル組立体製造方法において、各前記非編込み工程で形成される各前記非編込み部には、同数の前記ターン部が形成されていることを特徴とする。

手段４によれば、各非編込み部が同数のターン部を有するように形成されるので、成形工程において、線材集積体を渦巻き状に巻き付けて円筒状に成形する際に、各非編込み部が周方向の所定の範囲内に整然と収まるようにすることができる。これにより、線材集積体を所望の円筒形状に簡易に成形することが可能となる。

５．手段１〜４の何れか一つに記載の回転電機のコイル組立体製造方法において、
前記編込み工程は、
第１スロット収容部及び第１ターン部を成形した第１コイル線材に対して、第１スロット収容部及び第１ターン部を成形した第２コイル線材以降の各コイル線材の各前記第１ターン部を、長手方向に所定距離ずつずらせて前記第１コイル線材の前記第１ターン部の一方側に外側へ向かって順番に重ね合わせる第１工程と、
第２スロット収容部及び第２ターン部を成形した前記第１コイル線材に対して、第２スロット収容部及び第２ターン部を成形した前記第２コイル線材以降の各前記コイル線材の各前記第２ターン部を、長手方向に所定距離ずつずらせて前記第１コイル線材の前記第２ターン部の他方側に交差させて外側へ向かって順番に重ね合わせる第２工程と、
を有することを特徴とする。

手段５によれば、第１工程と第２工程を有する編込み工程を行うことによって、線材集積体形成工程において形成する線材集積体に編込み部を確実に形成することができる。なお、第１工程と第２工程は、形成すべき編込み部の長さ、或いは各コイル線材に形成すべきターン部の数などに応じて繰り返し行う。

６．手段１〜５の何れか一つに記載の回転電機のコイル組立体製造方法において、
前記非編込み工程は、
第１スロット収容部及び第１ターン部を成形した第１コイル線材に対して、第１スロット収容部及び第１ターン部を成形した第２コイル線材以降の各コイル線材の各前記第１ターン部を、長手方向に所定距離ずつずらせて前記第１コイル線材の前記第１ターン部の一方側に内側へ向かって順番に重ね合わせる第１工程と、
第２スロット収容部及び第２ターン部を成形した前記第１コイル線材に対して、第２スロット収容部及び第２ターン部を成形した第２コイル線材以降の各前記コイル線材の各前記第２ターン部を、長手方向に所定距離ずつずらせて前記第１コイル線材の前記第２ターン部の一方側に内側へ向かって順番に重ね合わせる第２工程と、
を有することを特徴とする。

手段６によれば、第１工程と第２工程を有する非編込み工程を行うことによって、線材集積体形成工程において形成する線材集積体に非編込み部を確実に形成することができる。なお、第１工程と第２工程は、形成すべき非編込み部の長さ、或いは各コイル線材に形成すべきターン部の数などに応じて繰り返し行う。

７．手段１〜６の何れか一つに記載の回転電機のコイル組立体製造方法において、前記線材集積体形成工程は、断面形状が矩形状の導体部と該導体部の外周を覆う絶縁被膜部とからなるコイル線材を用いて行うことを特徴とする。

手段７によれば、断面形状が矩形状の断面積が大きいコイル線材が用いられることにより、製造されるコイル組立体のコイルエンド（固定子コアの軸方向両端面から外方に突出した部分（コイル線材のターン部））における占積率を向上させることができる。

８．手段１〜７の何れか一つに記載の回転電機のコイル組立体製造方法において、前記線材集積体形成工程は、前記ターン部を階段状に成形することを特徴とする。

手段８によれば、ターン部を階段状に成形することによって、固定子コアの端面から突出しているターン部の突出高さを低くすることができる。

以下、本発明の回転電機のコイル組立体製造方法を具体化した実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。最初に、本発明の各実施形態の製造方法により製造されるコイル組立体２０を適用した回転電機の固定子１０の概略構成について説明する。図1は、コイル組立体２０を適用した回転電機の固定子１０の外観を示す斜視図であり、図２は、その固定子１０を上方から見た平面図であり、図３は、その固定子１０を下方から見た底面図である。図４は、固定子１０の一部分を拡大して示す斜視図である。

図１〜図３に示す固定子１０は、例えば車両の電動機及び発電機を兼ねる回転電機に使用される。固定子１０は、内周側に回転子（図示せず）を回転自在に収容する。回転子は、永久磁石により周方向に交互に異なる磁極を固定子１０の内周側と向き合う外周側に複数形成している。固定子コア１２は、所定厚さの磁性鋼板を軸方向に積層して環状に形成されている。固定子コア１２には、図４に示すように、軸方向に沿い周方向に隣接するスロット１４、１５を一組として固定子コア１２の内周側の周方向に複数組のスロットが形成されている。固定子巻線としてのコイル組立体２０は三相巻線であり、周方向に隣接する一組のスロット１４、１５に各相の固定子巻線が設置されている。そして、スロット１４、１５を一組として周方向に隣接する三組のスロット１４、１５に異なる相のコイル組立体（固定子巻線）２０が設置されている。

次に、コイル組立体２０の構成について説明する。図５は、コイル組立体２０を上方から見た平面図であり、図６は、コイル組立体２０を下方から見た底面図である。図７は、コイル組立体２０のコイルエンド部を示す正面図である。図８は、コイル線材３０の断面図である。図９は、コイル線材３０のターン部４２の形状を示す斜視図である。

コイル組立体２０を形成するコイル線材３０は、図８に示すように、銅製の導体３２と、導体３２の外周を覆い導体３２を絶縁する内層３４及び外層３６からなる絶縁被覆とから形成されている。内層３４は導体３２の外周を覆い、外層３６は内層３４の外周を覆っている。内層３４及び外層３６を合わせた絶縁被覆の厚みは、１００μｍ〜２００μｍの間に設定されている。このように、内層３４及び外層３６からなる絶縁被覆の厚みが厚いので、コイル線材３０同士を絶縁するためにコイル線材３０同士の間に絶縁紙等を挟み込んで絶縁する必要がない。

外層３６はナイロン等の絶縁材、内層３４は外層よりもガラス転移温度の高い熱可塑性樹脂またはポリアミドイミド等の絶縁材で形成されている。これにより、回転電機に発生する熱により外層３６は内層３４よりも早く軟化するので、同じスロット１４に設置されているコイル線材３０同士が外層３６同士で熱接着する。その結果、同じスロット１４に設置されている複数のコイル線材３０が一体化しコイル線材３０同士が剛体化するので、スロット１４内のコイル線材３０の機械的強度が向上する。また、過剰な振動が発生しても、内層３４と導体３２の接着箇所よりも内層３４と外層３６との接着箇所が先に剥離するので、内層３４と導体３２との接着を維持し絶縁を確保できる。

コイル線材３０は、図４に示すように、固定子コア１２のスロット１４、１５内に設置されるスロット収容部４０と、スロット１４、１５から固定子コア１２の外に突出し、周方向に異なるスロットに設置されているスロット収容部４０同士を接続しているターン部４２とを有しており、固定子コア１２に波巻されることにより固定子巻線（コイル組立体）２０を形成している。ターン部４２は固定子コア１２の軸方向両側にそれぞれ形成されている。

ターン部４２の略中央部には、図９に示すように、ねじりを伴わないクランク部４４が形成されている。クランク部４４は、固定子コア１２の端面１３に沿ってクランク形状に形成されている。このクランク部４４のクランク形状によるずれ量は、線材３０の略幅分である。これにより、径方向に隣接している線材３０のターン部４２同士を密に巻回できる。その結果、コイルエンドの径方向の幅が小さくなるので、コイル組立体２０が径方向外側に張り出すことを防止する。

また、スロット１４、１５から固定子コア１２の外に突出するターン部４２の突出箇所に、線材３０がまたがって設置されているスロット同士に向けて固定子コア１２の軸方向両側の端面１３に沿って段部４６が形成されている。これにより、スロット１４、１５から突出している線材３０のターン部４２の突出箇所の間隔、言い換えればターン部４２が形成する三角形状部分の底辺の長さは、コイル線材３０がまたがって設置されているスロット同士の間隔よりも狭くなっている。その結果、コイルエンドの高さ（軸方向長さ）が低くなる。

また、固定子コア１２の端面１３に沿った段部４６の長さをｄ１、周方向に隣接するスロット同士の間隔をｄ２とすると、ｄ１≦ｄ２になっている。これにより、コイル線材３０の段部４６が周方向に隣り合うスロットから突出するコイル線材３０と干渉することを防止できる。これにより、周方向に隣接するスロットから突出するコイル線材３０同士が互いに干渉することを避けるために、コイルエンドの高さが高くなったり、あるいはコイルエンドの径方向の幅が大きくなったりすることを防止できる。その結果、コイルエンドの高さが低くなる。さらに、コイルエンドの径方向の幅が小さくなるので、コイル組立体２０が径方向外側に張り出すことを防止する。

さらに、コイル線材３０には、ターン部４２の略中央部のクランク部４４と、ターン部４２の突出箇所に形成した段部４６との間に、それぞれ２個の段部４８が形成されている。つまり、固定子コア１２の一方の軸方向の端面１３側のコイル線材３０のターン部４２には、合計６個の段部４６、４８と１個のクランク部４４が形成されている。これにより、段部を形成しない三角形状のターン部の高さに比べ、ターン部４２の高さが低くなる。段部４８の形状も、段部４６と同様に、固定子コア１２の端面１３に平行に形成されている。したがって、コイル線材３０のターン部４２は、クランク部４４を挟んで両側を階段状に形成されている。

ここで、三相の固定子巻線としてのコイル組立体２０において、回転子の１極当たり各相のコイル線材３０は２個のスロット１４、１５に設置されている。つまり、周方向に連続して隣接しているコイル組立体２０の回転子の１極当たりのスロットの総数は３×２＝６である。その結果、周方向の異なるスロットにまたがって設置されているコイル線材３０は、周方向に６個離れたスロット同士に設置されるので、コイル線材３０の略中央部の１個のクランク部４４を加え、周方向に隣接しているスロットから突出するコイル線材３０同士の干渉を避けるため、（３×２＋１）個のクランク部をターン部４２に形成することが望ましい。このように固定子コア１２の一方の軸方向側のコイルエンドでコイル線材３０に６個の段部４６、４８と１個のクランク部４４を形成したことにより、コイルエンドの高さを低くし、コイルエンドの径方向の幅を小さくすることができる。

次に、本実施形態のコイル組立体２０の製造方法について、図１０〜図３５を参照して説明する。本実施形態のコイル組立体２０の製造方法は、コイル線材にスロット収容部及びターン部を成形しつつ複数のコイル線材を所定の状態に重ね合わせて帯状の線材集積体を形成する線材集積体形成工程と、線材集積体を渦巻き状に巻き付けて円筒状に成形する成形工程とを行うことにより、図５及び図６に示すコイル組立体２０を製造するものである。

先ず、帯状の線材集積体を形成する線材集積体形成工程について説明する。なお、線材集積体形成工程で形成される帯状の線材集積体５０は、図１０に示すように、実際には１２本のコイル線材で形成されたものであるが、本実施形態では、図１１〜図３５及び説明の複雑化を回避するために、６本の第１〜第６コイル線材１〜６を用いた例について説明する。図１１〜図３５は、線材集積体形成工程の説明図であって、（Ａ）は（Ｂ）の矢印Ａ方向から見た正面図であり、（Ｂ）は第１〜第６コイル線材１〜６の重ね合わせ状態を示す斜視図である。なお、図１１〜図３５においては、第１〜第６コイル線材１〜６の階段状に形成されている各ターン部の形状が直線状の山形状に簡易表記されている。

この場合、第１〜第６コイル線材１〜６は、左右一対のボビンホルダ５１、５２に着脱可能に保持されるボビン（図示せず）に巻き取られており、ボビンから直線状に引き出された先端部（図１１〜図３５（Ｂ）の左側）が治具等により保持された状態で、先端部側から後端部側に順に成形加工等の処理が施されるようになっている。なお、図１１〜図３５の（Ａ）に示すように、第１〜第６コイル線材１〜６に成形加工等の処理が施される際には、第１〜第６コイル線材１〜６の後端部側（ボビン）を移動させる。

本実施形態において、線材集積体形成工程は、隣り合うコイル線材同士を交差した状態に重ね合わせて編込み部を形成する第１及び第２工程からなる編込み工程と、隣り合うコイル線材同士を交差しない状態に重ね合わせて非編込み部を形成する第１及び第２工程からなる非編込み工程と、を所定のタイミングで切り換えて交互に行う。

最初に行う編込み工程の第１工程は、図１１に示すように、先ず第１コイル線材１の先端部に、成形装置（図示せず）を用いて第１スロット収容部Ｓ１ａ及び第１ターン部Ｔ１ａを成形し、第１コイル線材１を所定の位置に保持する。この時、第１コイル線材１のボビンは、左ボビンホルダ５１の下１番の位置に保持される。

続いて、図１２に示すように、第２コイル線材２の先端部に、上記の成形装置により第１スロット収容部Ｓ２ａ及び第１ターン部Ｔ２ａを成形する。その後、第１コイル線材１に対して、第２コイル線材２の第１ターン部Ｔ２ａを、長手方向に所定距離（隣り合うスロット間の距離）ずらせて第１コイル線材１の第１ターン部Ｔ１ａの一方側（図１２の手前側）に重ね合わせる。この時、第２コイル線材２のボビンは、左ボビンホルダ５１の下２番の位置に保持される。

続いて、図１３に示すように、第３コイル線材３の先端部に、上記の成形装置により第１スロット収容部Ｓ３ａ及び第１ターン部Ｔ３ａを成形する。その後、第２コイル線材２に対して、第３コイル線材３の第１ターン部Ｔ２ａを、長手方向に所定距離（隣り合うスロット間の距離）ずらせて第２コイル線材２の第１ターン部Ｔ２ａの一方側（図１３の手前側）に重ね合わせる。この時、第３コイル線材３のボビンは、左ボビンホルダ５１の下３番の位置に保持される。

その後、図１４に示すように、第４〜第６コイル線材４〜６にも、第２及び第３コイル線材２、３と同様の処理を施して、編込み工程の第１工程を終了する。これにより、第４コイル線材４以降の各コイル線材４〜６は、それらの各第１ターン部Ｔ４ａ、Ｔ５ａ、Ｔ６ａが、第３コイル線材に対して長手方向に所定距離（隣り合うスロット間の距離）ずつずれた状態で、第３コイル線材３の第１ターン部Ｔ３ａの一方側に外側へ向かって順番に重ね合わされる。また、この時、第４〜６コイル線材４〜６のボビンは、左ボビンホルダ５１の下４番〜下６番の位置に順に保持される。

次の編込み工程の第２工程は、図１５に示すように、第１コイル線材１の第１ターン部Ｔ１ａに連続させて、上記の成形装置により第２スロット収容部Ｓ１ｂ及び第１ターン部Ｔ１ｂを成形し、第１コイル線材１を所定の位置に保持する。この時、第１コイル線材１のボビンは、右ボビンホルダ５２の上１番の位置に移動して保持される。

続いて、図１６に示すように、第２コイル線材２の第１ターン部Ｔ２ａに連続させて、上記の成形装置により第２スロット収容部Ｓ２ｂ及び第２ターン部Ｔ２ｂを成形する。その後、第１コイル線材１に対して、第２コイル線材２の第２ターン部Ｔ２ｂを、長手方向に所定距離（隣り合うスロット間の距離）ずらせて第１コイル線材１の第２ターン部Ｔ１ｂの他方側（図１６の奥側）に交差させて重ね合わせる。この時、第２コイル線材２のボビンは、右ボビンホルダ５２の上２番の位置に移動して保持される。

続いて、図１７に示すように、第３〜第６コイル線材３〜６にも、第２コイル線材２と同様の処理を施して、編込み工程の第２工程を終了する。これにより、第３コイル線材３以降の各コイル線材３〜６は、それらの各第２ターン部Ｔ３ｂ、Ｔ４ｂ、Ｔ５ｂ、Ｔ６ｂが、第２コイル線材２に対して長手方向に所定距離（隣り合うスロット間の距離）ずつずれた状態で、第２コイル線材２の第２ターン部Ｔ２ｂの他方側に交差させて外側（図１７の奥側）へ向かって順番に重ね合わされる。また、この時、第３〜６コイル線材３〜６のボビンは、右ボビンホルダ５２の上３番〜上６番の位置に順に移動して保持される。

そして、編込み工程の第２工程を終了後には、図１８〜図２０に示すように、第１〜第６コイル線材１〜６に対して、上記と同様の第１工程を行う。この第１工程を行うことにより、図２０に示すように、第２コイル線材２以降の各コイル線材２〜６は、それらの各第３ターン部Ｔ２ｃ、Ｔ３ｃ、Ｔ４ｃ、Ｔ５ｃ、Ｔ６ｃが、第１コイル線材１に対して長手方向に所定距離（隣り合うスロット間の距離）ずつずれた状態で、第１コイル線材１の第３ターン部Ｔ１ｃの一方側に交差させて外側（図１８〜図２０の手前側）へ向かって順番に重ね合わされる。また、この時、第２〜６コイル線材２〜６のボビンは、左ボビンホルダ５１の下２番〜下６番の位置に順に移動して保持される。

この編込み工程の第１工程及び第２工程は、形成すべき編込み部の長さ、或いは各コイル線材１〜６に形成すべきターン部の数などに応じて所定の回数繰り返し行う。これにより、第１工程及び第２工程を行った回数に応じて、隣り合うコイル線材同士が交差した状態に重ね合わされた状態の編込み部が形成される。なお、２回目の第１工程以降に繰り返し行われる第２工程及び第１工程は、上記と同じであるので、以後に行われる編込み工程の説明は省略する。

最初の編込み工程の終了後には、第１工程と第２工程を繰り返して行う１回目の非編込み工程を開始する。非編込み工程の第１工程は、図２１に示すように、第１コイル線材１の第３ターン部Ｔ１ｃに連続させて、上記の成形装置により第４スロット収容部Ｓ１ｄ及び第４ターン部Ｔ１ｄを成形し、第１コイル線材１を所定の位置に保持する。この時、第１コイル線材１のボビンは、右ボビンホルダ５２の下１番の位置に移動して保持される。

続いて、図２２に示すように、第２コイル線材２の第３ターン部Ｔ２ｃに連続させて、上記の成形装置により第４スロット収容部Ｓ２ｄ及び第４ターン部Ｔ２ｄを成形する。その後、第１コイル線材１に対して、第２コイル線材２の第４ターン部Ｔ２ｄを、長手方向に所定距離（隣り合うスロット間の距離）ずらせて第１コイル線材１の第４ターン部Ｔ１ｄの一方側（図２２の手前側）に重ね合わせる。この時、第２コイル線材２のボビンは、右ボビンホルダ５２の下２番の位置に移動して保持される。

続いて、図２３に示すように、第３〜第６コイル線材３〜６にも、第２コイル線材２と同様の処理を施して、非編込み工程の第１工程を終了する。これにより、第３コイル線材３以降の各コイル線材３〜６は、それらの各第４ターン部Ｔ３ｄ、Ｔ４ｄ、Ｔ５ｄ、Ｔ６ｄが、第２コイル線材２に対して長手方向に所定距離（隣り合うスロット間の距離）ずつずれた状態で、第２コイル線材２の第４ターン部Ｔ２ｄの一方側に内側（図２３の手前側）へ向かって順番に重ね合わされる。この時、第３〜６コイル線材３〜６のボビンは、右ボビンホルダ５２の下３番〜上６番の位置に順に移動して保持される。

次の非編込み工程の第２工程は、図２４に示すように、第１コイル線材１の第１ターン部Ｔ１ｄに連続させて、上記の成形装置により第５スロット収容部Ｓ１ｅ及び第５ターン部Ｔ１ｅを成形し、第１コイル線材１を所定の位置に保持する。この時、第１コイル線材１のボビンは、左ボビンホルダ５１の下１番の位置に移動して保持される。

続いて、図２５に示すように、第２コイル線材２の第４ターン部Ｔ２ｄに連続させて、上記の成形装置により第５スロット収容部Ｓ２ｅ及び第５ターン部Ｔ２ｅを成形する。その後、第１コイル線材１に対して、第２コイル線材２の第５ターン部Ｔ２ｅを、長手方向に所定距離（隣り合うスロット間の距離）ずらせて第１コイル線材１の第５ターン部Ｔ１ｅの一方側（図２５の手前側）に重ね合わせる。この時、第２コイル線材２のボビンは、左ボビンホルダ５１の下２番の位置に移動して保持される。

続いて、図２６に示すように、第３〜第６コイル線材３〜６にも、第２コイル線材２と同様の処理を施して、編込み工程の第２工程を終了する。これにより、第３コイル線材３以降の各コイル線材３〜６は、それらの各第５ターン部Ｔ３ｅ、Ｔ４ｅ、Ｔ５ｅ、Ｔ６ｅが、第２コイル線材２に対して長手方向に所定距離（隣り合うスロット間の距離）ずつずれた状態で、第２コイル線材２の第５ターン部Ｔ２ｅの一方側に内側（図２６の手前側）へ向かって順番に重ね合わされる。また、この時、第３〜６コイル線材３〜６のボビンは、右ボビンホルダ５２の上３番〜上６番の位置に順に移動して保持される。

そして、非編込み工程の第２工程を終了後には、図２７〜図２９に示すように、第１〜第６コイル線材１〜６に対して、上記と同様の第１工程を行う。この第１工程を行うことにより、図２９に示すように、第２コイル線材２以降の各コイル線材２〜６は、それらの各第６ターン部Ｔ２ｆ、Ｔ３ｆ、Ｔ４ｆ、Ｔ５ｆ、Ｔ６ｆが、第１コイル線材１に対して長手方向に所定距離（隣り合うスロット間の距離）ずつずれた状態で、第１コイル線材１の第６ターン部Ｔ１ｆの一方側に内側（図２７〜図２９の手前側）へ向かって順番に重ね合わされる。また、この時、第２〜６コイル線材２〜６のボビンは、右ボビンホルダ５２の下２番〜下６番の位置に順に移動して保持される。

この非編込み工程の第１工程及び第２工程は、形成すべき非編込み部の長さ、或いは各コイル線材１〜６に形成すべきターン部の数などに応じて所定の回数繰り返し行う。これにより、第１工程及び第２工程を行った回数に応じて、隣り合うコイル線材同士が交差しない状態で重ね合わされた非編込み部が形成される。なお、２回目の第１工程以降に繰り返し行われる第２工程及び第１工程は、上記と同じであるので、以後に行われる非編込み工程の説明は省略する。

そして、第１回目の非編込み工程の終了後には、図３０〜図３２に示すように、最初の編込み工程と同様に第２回目の編込み工程を開始する。この編込み工程の第１工程を行うことにより、図３２に示すように、第２コイル線材２以降の各コイル線材２〜６は、それらの各第７ターン部Ｔ２ｇ、Ｔ３ｇ、Ｔ４ｇ、Ｔ５ｇ、Ｔ６ｇが、第１コイル線材１に対して長手方向に所定距離（隣り合うスロット間の距離）ずつずれた状態で、第１コイル線材１の第７ターン部Ｔ１ｇの一方側に交差して外側（図３０〜図３２の奥側）へ向かって順番に重ね合わされる。この時、第２〜６コイル線材２〜６のボビンは、左ボビンホルダ５１の上２番〜上６番の位置に順に移動して保持される。

続いて、第２回目の編込み工程の第１工程終了後には、図３３〜図３５に示すように、最初の編込み工程の第２工程と同様に第２回目の編込み工程の第２工程を開始する。この編込み工程の第２工程を行うことにより、図３５に示すように、第２コイル線材２以降の各コイル線材２〜６は、それらの各第８ターン部Ｔ２ｈ、Ｔ３ｈ、Ｔ４ｈ、Ｔ５ｈ、Ｔ６ｈが、第１コイル線材１に対して長手方向に所定距離（隣り合うスロット間の距離）ずつずれた状態で、第１コイル線材１の第８ターン部Ｔ１ｈの他方側に交差して外側（図３３〜図３５の手前側）へ向かって順番に重ね合わされる。この時、第１〜６コイル線材２〜６のボビンは、右ボビンホルダ５２の下１番〜上６番の位置に順に移動して保持される。

その後、第２回目の編込み工程の第１工程及び第２工程は、最初の編込み工程の第１工程及び第２工程を行った回数と同じ回数になるまで繰り返し行う。これにより、第１工程及び第２工程を行った回数に応じて、隣り合うコイル線材同士が交差した状態に重ね合わされた状態の編込み部が形成される。第２回目の編込み工程では、最初の編込み工程と同数の第１工程及び第２工程を行うため、最初の編込み工程で形成される編込み部と同数のターン部が形成された編込み部が形成される。

そして、第２回目の編込み工程の終了後には、第１回目の非編込み工程の第１工程及び第２工程と同様の第１工程及び第２工程を、第１回目の非編込み工程と同じ回数繰り返し行う。これにより、第１回目の非編込み工程で形成された非編込み部と同数のターン部を有する編込み部が形成される。

その後、最初の編込み工程と第１回目の非編込み工程を、所定のタイミングで切り換えて交互に行って、図１０に示すような、編込み部と非編込み部が所定位置に交互に形成された帯状の線材集積体５０を作製し、線材集積体形成工程を終了した。図１０に示す線材集積体５０は、１２本のコイル線材３０により形成されており、長手方向の一端側（図１０の左側）から他端側に向かって、編込み部と非編込み部が交互に形成されている。隣り合うコイル線材３０同士が交差した状態に重ね合わされた編込み部は５箇所に形成されており、隣り合うコイル線材３０同士が交差しない状態に重ね合わされた非編込み部は４箇所に形成されている。

そして、線材集積体形成工程で形成した線材集積体５０を、一端側から他端側へ渦巻き状に巻き付けて全体を円筒状に成形する成形工程を行った。この時、線材集積体５０は、４周するように巻き付けて、４箇所に形成されている非編込み部が周移り部に位置するように成形した。これにより、周移り部に形成される段差部の隙間が小さくなり、周移り部における占積率の低下が回避されている。その後、各コイル線材３０の端部を複数箇所で接合するなど必要な処理を施すことによって図５及び図６に示すコイル組立体２０が完成した。

以上のように、本実施形態のコイル組立体２０の製造方法によれば、編込み部を形成する編込み工程と非編込み部を形成する非編込み工程とを切り換えて行う線材集積体形成工程と、線材集積体５０を渦巻き状に巻き付けて円筒状に成形する成形工程と、を行うことにより、段差部が形成される周移り部に非編込み部が位置するようにしたコイル組立体２０を製造することができる。

これにより、周移り部に形成される段差部の隙間を小さくすることができるので、周移り部における占積率の低下を回避することができる。また、断面形状が矩形の断面積が大きいコイル線材３０を用いることが可能となるので、占積率の向上を図ることができる。さらに、渦巻き状に巻き付けられる線材集積体５０は、連続したコイル線材３０を用いて形成することができるので、コイル線材３０同士の接続箇所を少なくすることができ、小型化が可能となる。

また、本実施形態の製造方法は、線材集積体形成工程の編込み工程と非編込み工程とを交互に行うようにしているので、編込み部と非編込み部が交互に形成された線材集積体５０を得ることができる。

そして、本実施形態の製造方法は、線材集積体形成工程の各編込み工程で形成された各編込み部には、同数のターン部が形成されているので、成形工程において、線材集積体５０を渦巻き状に巻き付けて円筒状に成形する際に、各編込み部が周方向の所定の範囲内に整然と収まるようにすることができる。これにより、線材集積体５０を所望の円筒形状に簡易に成形することが可能となる。また、線材集積体形成工程の各非編込み工程で形成される各非編込み部にも、同数のターン部が形成されているので、上記の場合と同様に、線材集積体５０を所望の円筒形状に簡易に成形することが可能となる。

本発明の実施形態の方法によって製造されるコイル組立体を適用した回転電機の固定子の外観を示す斜視図である。 図１に示す固定子の平面図である。 図１に示す固定子の底面図である。 図１に示す固定子の一部分を拡大して示す斜視図である。 本発明の実施形態の方法によって製造されるコイル組立体の平面図である。 本発明の実施形態の方法によって製造されるコイル組立体の底面図である。 本発明の実施形態の方法によって製造されるコイル組立体のコイルエンド部を示す正面図である。 本発明の実施形態の製造方法において用いられるコイル線材の断面図である。 本発明の実施形態において用いられるコイル線材のターン部の形状を示す斜視図である。 本発明の実施形態の製造方法において線材集積体形成工程で形成される線材集積体の正面図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の編込み工程の第１工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の編込み工程の第１工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の編込み工程の第１工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の編込み工程の第１工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の編込み工程の第２工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の編込み工程の第２工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の編込み工程の第２工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の編込み工程の第３工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の編込み工程の第３工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の編込み工程の第３工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の非編込み工程の第１工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の非編込み工程の第１工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の非編込み工程の第１工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の非編込み工程の第２工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の非編込み工程の第２工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の非編込み工程の第２工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の非編込み工程の第３工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の非編込み工程の第３工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の非編込み工程の第３工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の編込み工程の第１工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の編込み工程の第１工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の編込み工程の第１工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の編込み工程の第２工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の編込み工程の第２工程を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法における線材集積体形成工程の編込み工程の第２工程を示す説明図である。

符号の説明

１〜６…第１〜第６コイル線材 １０…固定子 １２…固定子コア １４、１５…スロット ２０…コイル組立体 ３０…コイル線材 ３２…導体 ４０…スロット収容部 ４２…ターン部 ５０…線材集積体

Claims (8)

1. コイル線材に固定子のスロット内に設置されるスロット収容部及び該スロット収容部同士を接続するターン部を成形しつつ、複数の前記コイル線材を所定の状態に重ね合わせて帯状の線材集積体を形成する線材集積体形成工程と、
   前記線材集積体を渦巻き状に巻き付けて円筒状に成形する成形工程と、
   を有する回転電機のコイル組立体を製造する方法であって、
   前記線材集積体形成工程は、隣り合う前記コイル線材同士を交差した状態に重ね合わせて編込み部を形成する編込み工程と、隣り合う前記コイル線材同士を交差しない状態に重ね合わせて非編込み部を形成する非編込み工程と、を切り換えて行うことを特徴とする回転電機のコイル組立体製造方法。
2. 前記線材集積体形成工程は、前記編込み工程と前記非編込み工程を交互に行うことを特徴とする請求項１に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
3. 各前記編込み工程で形成された各前記編込み部には、同数の前記ターン部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
4. 各前記非編込み工程で形成される各前記非編込み部には、同数の前記ターン部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
5. 前記編込み工程は、
   第１スロット収容部及び第１ターン部を成形した第１コイル線材に対して、第１スロット収容部及び第１ターン部を成形した第２コイル線材以降の各コイル線材の各前記第１ターン部を、長手方向に所定距離ずつずらせて前記第１コイル線材の前記第１ターン部の一方側に外側へ向かって順番に重ね合わせる第１工程と、
   第２スロット収容部及び第２ターン部を成形した前記第１コイル線材に対して、第２スロット収容部及び第２ターン部を成形した前記第２コイル線材以降の各前記コイル線材の各前記第２ターン部を、長手方向に所定距離ずつずらせて前記第１コイル線材の前記第２ターン部の他方側に交差させて外側へ向かって順番に重ね合わせる第２工程と、
   を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
6. 前記非編込み工程は、
   第１スロット収容部及び第１ターン部を成形した第１コイル線材に対して、第１スロット収容部及び第１ターン部を成形した第２コイル線材以降の各コイル線材の各前記第１ターン部を、長手方向に所定距離ずつずらせて前記第１コイル線材の前記第１ターン部の一方側に内側へ向かって順番に重ね合わせる第１工程と、
   第２スロット収容部及び第２ターン部を成形した前記第１コイル線材に対して、第２スロット収容部及び第２ターン部を成形した第２コイル線材以降の各前記コイル線材の各前記第２ターン部を、長手方向に所定距離ずつずらせて前記第１コイル線材の前記第２ターン部の一方側に内側へ向かって順番に重ね合わせる第２工程と、
   を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
7. 前記線材集積体形成工程は、断面形状が矩形状の導体部と該導体部の外周を覆う絶縁被膜部とからなるコイル線材を用いて行うことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
8. 前記線材集積体形成工程は、前記ターン部を階段状に成形することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。

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