JP5179254B2

JP5179254B2 - 太鼓形形状とならない蛇行環状モーターコイルの成形方法と、それに用いる略多角形状の環状巻線

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Publication number: JP5179254B2
Application number: JP2008129741A
Authority: JP
Inventors: 大二郎滝沢; 久加藤; 昌秀成田; 直森下; 幸次木下
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Toyo Seikan Kaisha Ltd
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2008-05-16
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2028-05-16
Also published as: JP2009278831A

Description

本発明は、電動機(モータ)のステータ巻線として使用する蛇行環状巻線コイルを製造する技術に関する。

ハイブリッド車両用モータ、又は電気自動車用モータとして、ロータに永久磁石を使用した永久磁石式交流同期モータ又はブラシレス直流モータが良く使用されている。この種のモータとして、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相の各相毎のステータコアにそれぞれ巻線コイルが巻装されたステータを備え、このステータにより永久磁石からなるロータを３相駆動する永久磁石式３相同期モータがある。本出願人は３相のステータリングと２相の環状巻線コイルとを、軸線方向に沿って順次積み重ねるようにして交互に配置させ、しかもそれぞれの環状巻線コイルに複数の蛇行部を形成したモータのステータを先に提案した(特許文献１参照)。

このステータは一般によく知られているものではないので図９を参照しつつその構成を説明する。図中Ａは組立て後のステータ30の斜視図であり、Ｂは蛇行環状巻線が装着される環状ステータ30の分解斜視図である。図９に示すように、環状ステータ30は、Ｕ相ステータリング(ティースリング)31とＶ相ステータリング(ティースリング)32と、Ｗ相ステータリング(ティースリング)33と、Ｕ相環状巻線コイル３と、Ｗ相環状巻線コイル４とから構成されている。Ｕ相ステータリング31は、円周方向に等間隔で離間された複数個(図の例では10個)のＵ相ティース(Ｕ相クローボール)34と、円周方向に離間された複数個の結合部37を有している。各Ｕ相ティース34は軸方向一方側(図で右側)に突出している。Ｖ相ステータリング32は円周方向に等間隔で離間された複数(図の例では10個)のＶ相ティース35と、円周方向に離間された複数個の結合部38を有している。各Ｖ相ティース35は軸方向両側に突出している。Ｗ相ステータリング33は円周方向に等間隔で離間された複数(本実施形態では10側)のＷ相ティース36と、円周方向に離間された複数の結合部39を有している。各Ｗ相ティース36は軸方向他方側(図では左側)に突出している。即ち、Ｕ相ティース34とＷ相ティース36は互いに近づく方向に突出している。

Ｕ相ティース34、Ｖ相ティース35及びＷ相ティース36は、各結合部37，38，39でＵ相ステータリング31、Ｖ相ステータリング32及びＷ相ステータリング33を積層結合したとき、互いに重ならないように相対的にずれた位置に配置されている。Ｕ相環状巻線コイル３は導線を環状に巻いて構成され、ステータ30の軸方向に蛇行する複数の蛇行部40を有している。同様に、Ｗ相環状巻線コイル４もステータ30の軸方向に蛇行する複数の蛇行部41を有している。各ステータリング31，32，33の結合部37，38，39を揃え、Ｕ相環状巻線コイル３及びＷ相環状巻線コイル４を周方向の所定の位置に配置して、各ステータリング31，32，33をボルト止め固定すると、図９のＡに示すような環状ステータ30が完成する。

図９を観察すると明らかなように、各ステータリングのティース34，35，36は円周方向に所定順序(Ｕ相ティース34，Ｖ相ティース35，Ｗ相ティース36，Ｕ相ティース34,…)で配置され、周方向で隣り合うティース34，35間にＵ相環状巻線コイル３の蛇行部40が配置され、周方向で隣り合うティース35，36間にＷ相環状巻線コイル４の蛇行部41が配置される。即ち、Ｕ相蛇行部40には一つのＵ相ティース34が配置され、Ｗ相蛇行部41には一つのＷ相ティース36が配置され、周方向で隣り合うＵ相蛇行部40とＷ相蛇行部41との間には一つのＶ相ティース35が配置されている。Ｕ相環状巻線コイル３の蛇行部40とＷ相環状巻線コイル４の蛇行部41は互いに異なる方向に向かい突出するように設けられ、Ｕ相環状巻線コイル３とＷ相環状巻線コイル４とは、電気角で240°の位相差を有するようにして周方向に沿って相対的にずれた位置に配置されている。これにより、周方向で隣り合う各ティース34，35間又は35，36間を縫うようにして配置される２相の環状巻線コイル３，４は所謂電気角で120°以下の短節巻きを成すように形成されている。

上記のような蛇行環状巻線コイルは特許文献２に示される方法によって形成される。この形成は図８に示すような特殊な成形機を用いて行われる。この図はその成形機の加工前の上型ユニット12及び下型ユニット13の断面図であり、上型ユニット12のベースには互いに円周方向に等間隔離間されて複数の金型支持部14が固定されている。各金型支持部14には一対のブラケット15，16によりガイドレール17が取り付けられている。このガイドレール17に沿って、環状巻線コイル３(４)へと成形すべき真円状の環状コイル１の半径方向に摺動可能にスライダー18が取り付けられている。各スライダー18には、真円状の環状コイル１を成形する押さえ部20を備えた第１の金型19と、回転可能なローラ21とが取り付けられている。このローラ21は上型ユニット12及び下型ユニット13が接近するにしたがって下型ユニット13のローラガイド27に形成されたカム面28を転動する。10個の頂部と谷部をもつ蛇行環状巻線コイル成形用のものは、上型ユニット12は互いに円周方向に等間隔で離間された10個の金型19を有しており、この第１金型19の中間に配置された複数のローラガイド22が固定されている。各ローラガイド22の先端には曲面形状のカム面23が形成されている。

下型ユニット13のベースには、円周方向に等間隔で離間された複数の金型支持部が固定されている。各金型支持部にはガイドレール24が設けられており、このガイドレール24に沿って第２の金型25がセットされた真円状の環状コイル１の半径方向に摺動可能なように取り付けられている。各第２金型25はガイドレール24に沿って摺動可能な金型ベースと、コイル押さえ部材とから構成される。金型べースには一対のブラケットを介してローラ26が回転可能に取り付けられている。各第２金型25のローラ26は上型ユニット12に設けられたローラガイド22のカム面23を転動するように適合しているため、各第２金型25は円周方向に36°離間され、隣接する第１金型19の円周方向中間に配置されている。下型ユニット13には更に、円周方向に等間隔で離間され、各々が隣接する第２金型25の円周方向中間に配置された複数のローラガイド27が固定されている。

上記の環状巻線コイル成形機による環状巻線コイルの成形方法は、図７に示すように、真円状の環状巻線コイル１は図のＡに示すように、円筒体42を用意し、導線44をこの円筒体42に巻きつけて環状コイルを形成し、これをＢに示すように円筒体42から抜き取り、コイル始端45、コイル終端46を起してＣに示すようにｍ列ｎ層の真円状の環状コイル１を成形する。このように、導線44を円筒体42に巻きつけて環状巻線群を成形した後、Ｄに示すように真円状の環状コイル１を下型ユニット13の各第２金型25の金型ベースに載置し、保持させる。この状態から、Ｅに示すように上型ユニット12を下降させて、真円状の環状コイル１の成形加工を開始する。Ｆに示す成形加工開始時点においては、上型ユニット12のローラ21は下型ユニット13のローラガイド27のカム面28の傾斜が急な概略直線状部分に当接し、下型ユニット13のローラ26は上型ユニット12のローラガイド22のカム面23の傾斜が急な概略直線状部分に当接するため、成形加工初期においては、真円状の環状コイル１はその軸方向変化量に対し半径方向に僅かばかり縮小されるだけである。上型ユニット12が軸線方向に更に移動すると、ローラ21がカム面28の円弧状部分を転動し、ローラ26がカム面23の円弧状部分を転動するため、上型ユニット12の軸方向変位量に対して真円状の環状コイル１の半径方向への縮小変位量が徐々に増大し、Ｇに示すように更にプレス加工が進むと、ローラ21はカム面28の傾斜が緩やかな概略直線状部分を転動し、ローラ26はカム面23の傾斜が緩やかな概略直線状部分を転動するため、真円状の環状コイル１の軸方向変位量に対する径方向変位量は曲線を描くことになる。このように、図７に示すような特殊形状の曲面状カム面23，28を採用することにより、真円状の環状コイル１の軸方向変位量に対して、真円状の環状コイル１の径方向変位量の比率を連続的に変化させることができるため、真円状の環状コイル１に無理なストレスを与えることなく、真円状の環状コイル１に複数の蛇行部40(41)を容易に自動的に形成することができる。図７のＨに示すような複数（この例では10個）の蛇行部が形成された環状コイル３(４)が完成する。

また、本出願人は上記のような蛇行環状巻線コイルを形成する手法として、環状コイルをプレス成形しても、上面、中央、下面の径の長さが夫々異なってしまうことがなく、コイルの側面が太鼓形状に湾曲しないような成形手法を提示すること、また、組立て後にコイルを曲げる工程を必要としない、コイルの両端部を環状コイルの外周面に位置させるような巻き方を提示することを目的とした特許文献２「予備成形された多角形環状巻線を用いた蛇行環状巻線コイル成形手法」を先に提示した。この発明は電動機のステータ内に配置される複数の蛇行部を有する環状巻線コイルの成形手法において、線材を環状に巻線する環状巻線工程と、前記環状巻線工程により成形された環状巻線を複数の蛇行部を有するように前記環状巻線の軸方向及び径方向にプレスするプレス成形工程とを備え、蛇行部成形前の前記環状巻線として、多角形の環状巻線を用いるようにした。その際の多角形の環状巻線を成形する１つの手法は環状巻線工程において多角形の筒体を成形型とし、線を巻き付けて成形するようにしたものである。
特開２００６−２８０１９０号公報「ステータ」平成１８年１０月１２日公開特開２００８−５４４９０号公報号明細書「蛇行環状巻線コイルの成形機及び蛇行環状巻線コイルの成形方法」

図１の上段に示されるように真円状のコイルを上記の発明の蛇行環状巻線コイルの成形機を用いて蛇行環状巻線コイルの成形を実施すると、成形前の曲率が成形後も残るため、蛇行コイルの高さ中央部分が上面や下面部分よりやや大径となり、コイル側面が太鼓状に膨れる傾向にあった。胴部が太鼓状に膨れると、コイルがローターやステータリングと干渉しやすくなったり、コイルを整形のため再プレス処理する際、金型に収まりにくくなり、プレスする際に銅線の被覆が破けやすくなるなどの弊害が起こる。

この弊害を防ぐ手法として本出願人は先に特願２００７−１５７７１７号を提示した。この発明は電動機のステータ内に配置される複数の蛇行部を有する環状巻線コイルの成形手法において、環状巻線を複数の蛇行部を有するように前記環状巻線の軸方向及び径方向にプレスする成形前の環状巻線として、真円形状の環状巻線ではなく、略多角形（蛇行部の数に対応した多角形）の環状巻線を用いるようにしたもので、その際の多角形の環状巻線を成形する１つの手法は環状巻線工程において多角形の筒体を成形型とするものを提示した。略多角形の環状巻線を用いてプレス成形することにより、略直線状の辺部を真っ直ぐに曲げ降ろす(あるいは曲げ上げる)ことができるので、真円状のコイルの弧形状の影響を蛇行部の高さ部分へ持ち込むことがなく、蛇行巻線コイルが太鼓状に形成されにくくなるので、蛇行巻線コイルの胴径を安定した寸法に収めることが可能となるというものである。この略多角形の環状巻線は線を多角形筒体の成形型に巻いて作成したり真円状のコイルから変形形成して得るのであるが、スプリングバック等により設計通りの形状のものが得られず、若干の変形が生じてしまう。そのため、初期の目的である太鼓状の膨れ現象が完全には解消できなかった。また、上記の先願発明では蛇行環状巻線コイルの頂部となる下型当接部分を中心とした近傍域を加工済み蛇行環状巻線コイルの曲率とした角部とし、その間を直線形状とした略多角形コイルに予備加工するものであるが、蛇行環状巻線コイルの仕上りを考えれば頂部と谷部の間となる立ち上がり、立ち下がりの接続部分以外の領域、すなわち谷部となる上型当接部分とその近傍の屈曲部も蛇行環状巻線コイルの曲率形状とすることが好ましいところ、先願のものはそのようにはしていなかった。
なお、「略多角形」なる用語は本来の多角形の角部は二直線の交点であるが、ここでの角部は曲率形状となるので、そのことを意識した表現である。

本発明の課題は、複数の蛇行部を有する環状コイルがプレス成形後に太鼓状の膨れ現象を生じないで、設計形状に仕上がるためにより好ましい手法を提示すること、更にはこの目的のため先に提示した手法より優れた手法を提示することにある。

本発明の略多角形状の環状巻線は、電動機のステータ内に配置され、頂部と、谷部と、その間を接続する接続部と、からなる複数の蛇行部を有する環状コイルの成形において用いられる蛇行部成形前の環状巻線であって、頂部と谷部との間を接続する接続部となる部分を直線形状とし、前記頂部と谷部を含むそれ以外部分はプレス成形工程後の環状巻線の径に応じた曲率の角部とするようにした。

本発明の蛇行環状コイル成形手法は、電動機のステータ内に配置され、頂部と、谷部と、その間を接続する接続部と、からなる複数の蛇行部を有する環状巻線コイルの成形手法において、線材を環状に巻線する環状巻線工程と、前記環状巻線工程により成形された環状巻線を複数の蛇行部を有するように前記環状巻線の軸方向及び径方向にプレスするプレス成形工程とを備え、蛇行部成形前の前記環状巻線として、上記の略多角形の環状巻線を用いるものとした。
また、上記の環状巻線工程は略多角形に形成された成形部材を巻線型にして導線を巻回して成形した後、前記辺部を外方よりさらに押圧することにより略直線状に矯正する手法と、環状巻線工程とプレス成形工程の間に、略多角形に形成された環状巻線を前記略多角形状とほぼ同形の保持部材に嵌合保持した後、前記辺部を外方よりさらに押圧することにより略直線状に矯正する予備加工の工程を加える手法とを提示する。

上記の蛇行部成形前の環状巻線を形状矯正する本発明の整形冶具は、略多角形に形成された保持部材と取外し自在の押圧機構とから成り、前記押圧機構は前記略多角形に形成された芯部材の周方向に移動可能であると共に、平面部材を内側径方向に押圧する機能を備えたものとした。
また、本発明の整形冶具は、保持部材形状を略多角形の直線部をやや内径側に湾曲変形させたものとする。

本発明の略多角形状の蛇行部成形前の環状巻線は、頂部と谷部との間を接続する接続部となる部分を直線形状とし、前記頂部と谷部を含むそれ以外部分はプレス成形工程後の環状巻線の径に応じた曲率の角部とするようにしたので、プレス成形工程後の環状巻線において立ち上がり・立ち下がり部となる部分以外はプレス成形工程後の環状巻線の径に応じた曲率をもつこととなり理想の設計形状に近づけることができる。また、立ち上がり・立ち下がり部についてもほぼ直線状に予備成形された略多角形状の環状巻線の部分を使って蛇行環状に成形するため、太鼓状に膨れることが抑制され、理想の設計形状に近づけることができる。

本発明の蛇行環状コイル成形手法は、複数の蛇行部を有するように前記環状巻線の軸方向及び径方向にプレスするプレス成形工程において、蛇行部成形前の前記環状の巻線として、上記の略多角形の環状巻線を用いるものであるから、プレス成形した後の蛇行環状コイルを理想の設計形状に近い製品として得ることができる。
また、本発明の蛇行環状コイル成形手法は、蛇行部成形前の予備加工として略多角形の成形部材を内接させて当該略多角形状の環状巻線を外方より押圧部材により押圧することにより直線形状部を矯正する工程を踏むものであるから、環状巻線を略多角形の成形部材の直線領域に隙間なく押圧され、整形されることにより、直線形状がしっかりと整えられ、蛇行部を形成するプレス加工がなされても太鼓状の膨らみがほとんど生じることがない。
上記の蛇行部成形前の環状巻線を形状矯正する本発明の整形冶具は、略多角形に形成された保持部材と取外し自在の押圧機構とから成り、前記押圧機構は前記略多角形に形成された保持部材の周方向に移動可能であると共に、平面部材を内側径方向に押圧する機能を備えたものであるから、略多角形に形成された保持部材へ蛇行部成形前の環状巻線を嵌合させる際に押圧機構の存在が邪魔となることはなく、取付後はこの押圧機構が保持部材の周方向に移動可能であるため、略多角形の各直線部分に容易に対峙させることが出来、形状矯正を容易に実施することができる。
また、本発明の整形冶具は、保持部材形状を略多角形の直線部をやや内径側に湾曲変形させたものとすることにより、スプリングバックによる変形を見越した形状矯正により理想の直線形状により近づけることができる。

電動機のステータ内に配置され、頂部と、谷部と、その間を接続する接続部とからなる複数の蛇行部を有する環状コイルの形状は図６に斜視図で示される形態のものである。この環状コイルの理想形状は軸方向から見たときの形状が真円の環状形態であり、頂部９と谷部10の間を接続する接続部11は軸に直交する平面成分を持たない。軸に直交する側面方向から見たときは頂部９と谷部10の間を接続する接続部11の形状が直線形状であるように設計がなされている。先に提示した特願２００７−１５７７１７の手法では蛇行部成形前の環状巻線がプレス成形後に頂部となる部分近傍をプレス成形後の環状コイルの曲率となる形状とし、その間を直線形状とした正略多角形状（蛇行部の数がｎのとき略ｎ角形）とした。すなわち、１つの頂部近傍から谷部が含まれる隣接する頂部となる部分近傍までを直線状に形成するものであった。しかし、前述したとおり、プレス成形後の環状コイルの形状は谷部近傍もプレス成形後の環状巻線の曲率となる形状となる設計であることから、この設計形状を得るためには谷部となる近傍もプレス成形工程後の環状巻線の径に応じた曲率形状とすれば、より理想形状に近い成形ができるはずとの知見を得て本発明の変形略多角形状（変形略２ｎ角形）を提案した。

ここで、正略２ｎ角形ではなく、変形略２ｎ角形としたのは、複数の蛇行部を有する環状コイルの形状は図６に示されるように頂部と谷部をつなぐ立ち下がり部の形状と谷部から頂部をつなぐ立ち上がり部の形状が対称形状ではない場合があることに起因する。すなわち、プレス成形前の環状巻線の形状では谷部中心となる位置は頂部中心となる位置と隣接する頂部中心となる位置の真ん中にはこないということである。10個の頂部と谷部からなる蛇行部を有する環状コイルに用いられる本発明のプレス加工前の環状巻線２の形状は、図２の左側に示すような変形略20角形状となる。これを図７のＤ乃至Ｇに示したのと同様な手法で環状巻線１の半径方向へ縮小させつつ軸方向変位を加えるプレス成形により、図２の右側に示すような10個の蛇行部を有する環状コイルを得る。また、このときのプレス成形前の環状巻線に対する第１の金型19と第２の金型25の当接位置の関係の詳細を図３に示す。図３の左側は先に提示した特願２００７−１５７７１７における正略10角形の環状巻線であり、右側が本発明に係る変則略20角形の環状巻線である。正略10角形の環状巻線ではプレス成形後に頂部となる近傍のみが曲率を持った角部形状とされているが、その部分から谷部が含まれる隣接する頂部となる部分近傍までを直線状に形成するようにしている。従って、プレス加工ではその直線部分に第１の金型19が当接して谷部を形成する。これに対し、本発明に係る変則略20角形の環状巻線では第１の金型19が当接する谷部領域近傍も曲率を持った角部形状となっていることが見て取れるであろう。すなわち、蛇行部成形前の環状巻線は、頂部９と谷部10との間を接続する接続部11となる部分を直線形状とし、それ以外の部分となる前記頂部９と谷部10とその近傍はプレス成形工程後の環状巻線の径に応じた曲率に形成される。結果として、前記頂部９と谷部10の曲げ部分を角部とし、その間を直線形状とした略多角形状（この例では変則略20角形）に形成される。

本発明に係る蛇行環状コイル成形手法は、上記のような変則略多角形状の環状巻線を予備加工して準備し、これをプレス加工して蛇行部を有する環状コイルを製作することを基本とするもので、プレス加工そのものは図７に示した従来のプレス加工と同様に行われる。すなわち、図７のＤのように真円状の環状コイル１を下型ユニット13の各第２金型25の金型ベースに載置し、保持させる。この状態から、Ｅに示すように上型ユニット12を下降させて、真円状の環状コイル１の成形加工を開始する。成形加工開始時点においてはＦに示すように、上型ユニット12のローラ21は下型ユニット13のローラガイド27のカム面28の傾斜が急な概略直線状部分に当接し、下型ユニット13のローラ26は上型ユニット12のローラガイド22のカム面23の傾斜が急な概略直線状部分に当接するため、成形加工初期においては、真円状の環状コイル１はその軸方向変化量に対し半径方向に僅かばかり縮小されるだけである。上型ユニット12が軸線方向に更に移動すると、ローラ21がカム面28の円弧状部分を転動し、ローラ26がカム面23の円弧状部分を転動するため、上型ユニット12の軸方向変位量に対して真円状の環状コイル１の半径方向への縮小変位量が徐々に増大し、Ｇに示すように更にプレス加工が進むと、ローラ21はカム面28の傾斜が緩やかな概略直線状部分を転動し、ローラ26はカム面23の傾斜が緩やかな概略直線状部分を転動するため、真円状の環状コイル１の軸方向変位量に対する径方向変位量は曲線を描くことになる。本発明では変則略多角形状の環状巻線をプレス加工するため、第１の金型19が直線部分ではなく曲率部分に当接して谷部10を形成する点で従来加工と相違する。

本発明に係る蛇行環状コイル成形手法は、上記のような変則略多角形状の環状巻線を予備加工して準備し、これをプレス加工して蛇行部を有する環状コイルを製作するだけでなく、予備加工後に変則略多角形状の環状巻線の形状がスプリングバック等により若干復帰してしまう点に着目し、環状巻線工程で、略多角形に形成された成形部材を巻線型にして導線を巻回して成形した後、前記辺部を外方よりさらに押圧することにより略直線状に矯正する手法を採用した。このコイル成形手法は略多角形に形成した成形部材を取り外すことなく、そのまま巻回成形した環状巻線をその外側から押圧する機構を設置して、直線部分を矯正成形するものである。
また、本発明に係る蛇行環状コイル成形手法は、予備加工後に変則略多角形状の環状巻線２の形状がスプリングバック等により若干復帰してしまう現象への対策として、上記の手法の他、環状巻線工程とプレス成形工程の間に、略多角形に形成された環状巻線を前記略多角形状とほぼ同形の保持部材に嵌合保持した後、前記辺部を外方よりさらに押圧することにより略直線状に矯正する予備加工の工程を加える形態を提示する。このコイル成形手法は成形部材を巻線型にして導線を巻回して成形したり、真円状の環状コイルを変形加工するなりの方法で略多角形に形成された環状巻線を、ほぼ同形の保持部材に嵌合保持した後、その外側から押圧する機構を設置して、直線部分を矯正成形するものである。

更に、本発明は略多角形に形成された保持部材と取外し自在の押圧機構とから成り、前記押圧機構は前記略多角形に形成された保持部材の周方向に移動可能であると共に、平面部材を内側径方向に押圧する機能を備えた蛇行部成形前の環状巻線を形状矯正する整形冶具を提示する。この整形冶具の１実施形態について図４を参照しながら説明する。図中Ａはその整形冶具の全体斜視図であり、Ｂはこの整形冶具で蛇行部成形前の環状巻線の直線部分を形状矯正する動作を示す部分拡大斜視図であり、Ｃはこの整形冶具の平面図である。この整形冶具５の構成は、図において６が略多角形に形成された保持部材、７が押圧機構であり、この押圧機構７は前記保持部材６の中心部において枢軸８によって回転自在且つ着脱自在の形態で取付られている。保持部材６には図４のＢから分かるように裏面に円板テーブル6aが一体的に取り付けられており、その上に変則略多角形状の環状巻線２が載せられるような形となって保持部材６の外周面6bに嵌合される。また、押圧機構７は上下２本の竿部材7aと端部部材7bによってコの字状に一体化されている。該端部部材7bには貫通する雌ネジが切られており、その雌ネジにはボルト部材7cが螺合され、先端部で押圧部材7dを枢軸方向に進退可能に駆動できる機構となっている。

この様な構成となっている整形冶具５の使用法であるが、当初はこの押圧機構７が取り外された状態で変則略多角形状の環状巻線２の内周面が保持部材６の外周面6bと接するように嵌め込まれる。次に押圧機構７を枢軸８を介して保持部材６に取り付ける。押圧機構７を枢軸８を中心として回転変位させ、押圧部材7dは変則略多角形状の環状巻線２の直線形状部と対峙する位置までもっていく。その位置でボルト部材7cを枢軸方向に進め、前記押圧部材7dの当接面で環状巻線２の外周面を押圧する。図５にこのときの整形冶具５と環状巻線２との位置関係を部分拡大断面図で示す。ここに示しされるように環状巻線２の外周面の位置は円板テーブル6aの外周面位置より外側にあるため、円板テーブル6aに干渉されることなく押圧部材7dは環状巻線２の外周面を押圧する。この押圧部材7dが及ぼす力は環状巻線２を保持部材６の外周面6bとの間で挟持する形態で作用する。これによって環状巻線２の内周面は保持部材６の外周面6bの形状に、外周面は押圧部材7dの当接面形状に矯正されることとなる。
なお、図４のＢに示した例では保持部材６の外周面の形状6ｂは直線形状ではなく、内側に湾曲した形状としてある。これはこの整形冶具５から外された環状巻線２がスプリングバックによって外側に若干湾曲する傾向があるため、このスプリングバックによる変形を見越し逆方向である内側に湾曲させる形状矯正により理想の直線形状により近づけるようにするためである。

本発明の略多角形状の環状巻線（変形略２０角形コイル）を作成し、本発明の成形手法（整形冶具による形状矯正は行わない）にてプレス加工して蛇行部を有する環状コイルを試作した。そのサンプルの太鼓形状について実測データを表１に示す。この蛇行部を有する環状コイルは成形時の設計寸法として外径（直径）がＸｍｍで谷部と頂部の高さ寸法がＹｍｍのものである。また、太鼓形状の程度を示すδ値は図６の右に表示したように蛇行部を有する環状コイルの立ち上がり部又は立ち下がり部外周面の軸方向接線からその上端部の外周面までの距離をＡとし、下端部の外周面までの距離をＢとして、次式で算出したものである。
δ＝（Ａ＋Ｂ）／２

本発明の蛇行部を有する環状コイルの成形手法を説明する概念図である。本発明の変則略多角形環状巻線とプレス加工後の蛇行部を有する環状コイルを示す図である。本発明の変則略多角形環状巻線と先の正略多角形環状巻線との差異を示す図である。本発明の変則略多角形環状巻線を形状矯正する整形冶具を示す図である。本発明の整形冶具で変則略多角形環状巻線を形状矯正する形態を示す部分断面図である。本発明に係る蛇行部を有する環状コイルの形状を示す図である。従来の複数の蛇行部を有する環状巻線コイルの成形工程を説明する図である。なお、図７のＦ，Ｇの略式平面図において、成型用上型金型ユニット12として、第１金型19のみを描き、また、図７のＧの略式断面図においては、蛇行環状コイル３（４）の中央の奥行き部分（奥行き線）は省略した。従来の複数の蛇行部を有する環状巻線コイルをプレス成形する装置を示す図である。従来のＵ相とＷ相の環状巻線コイルを組込んだ状態を示す図である。

符号の説明

１真円状の環状コイル２変則略多角形の環状巻線
３(４) 蛇行部を有する環状コイル５整形冶具
６保持部材 6a 円板テーブル
6b 保持部材外周面７押圧部材
7a 竿部材 7b 端部部材
7c ボルト部材 7d 押圧部材
８枢軸９頂部
10 谷部 11 接続部
11a 立ち上がり部 11b 立ち下がり部
12 成形用上型金型ユニット 13 成形用下型金型ユニット
14 各金型支持部 15，16 ブラケット
17 ガイドレール 18 各スライダー
19 第１金型 20 押さえ部
21 ローラ 22 ローラガイド
23 カム面 24 ガイドレール
25 第２金型 26 ローラ
27 ローラガイド 28 カム面
30 ステータ 31 Ｕ相ステータリング
32 Ｖ相ステータリング 33 Ｗ相ステータリング
34 Ｕ相ティース 35 Ｖ相ティース
36 Ｗ相ティース 37,38,39 結合部
40，41 蛇行部 42 円筒体
45 コイル始端 46 コイル終端

Claims

電動機のステータ内に配置され、頂部と、谷部と、その間を接続する接続部と、からなる複数の蛇行部を有する環状コイルの成形において用いられる環状巻線であって、頂部と谷部との間を接続する接続部となる部分を直線形状とし、前記頂部と谷部を含むそれ以外部分はプレス成形工程後の環状コイルの径に応じた曲率の角部とした略多角形状の蛇行部成形前の環状巻線。
電動機のステータ内に配置され、頂部と、谷部と、その間を接続する接続部と、からなる複数の蛇行部を有する環状コイルの成形手法において、線材を環状に巻く環状巻線工程と、前記環状巻線工程により成形された環状巻線を複数の蛇行部を有するように前記環状巻線の軸方向及び径方向にプレスするプレス成形工程とを備え、蛇行部成形前の前記環状巻線として、請求項１に記載の略多角形の環状巻線を用いることを特徴とする蛇行環状コイル成形手法。
環状巻線工程は略多角形に形成された成形部材を巻線型にして導線を巻回して成形した後、前記辺部を外方よりさらに押圧することにより略直線状に矯正することを特徴とする請求項２に記載の蛇行環状コイル成形手法。
環状巻線工程とプレス成形工程の間に、略多角形に形成された環状巻線を前記略多角形状とほぼ同形の保持部材に嵌合保持した後、前記辺部を外方よりさらに押圧することにより略直線状に矯正する予備加工の工程を加えたことを特徴とする請求項２に記載の蛇行環状コイル成形手法。
略多角形に形成された保持部材と取外し自在の押圧機構とから成り、前記押圧機構は前記略多角形に形成された保持部材の周方向に移動可能であると共に、平面部材を内側径方向に押圧する機能を備えたものである請求項１に記載の蛇行部成形前の環状巻線を形状矯正する整形冶具。
保持部材形状は略多角形の直線部をやや内径側に湾曲変形させたものである請求項５に記載の蛇行部成形前の環状巻線を形状矯正する整形冶具。