JP5278553B2 - モータ製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータの製造技術に関し、具体的にはステータに用いるコイルを円環状に配列し、ステータコアに組み付ける技術に関するものである。

近年、自動車の駆動力にモータを用いる需要が増加している。自動車の駆動力に用いるモータは小型化及び高出力化が求められており、その１つの方策としてコイルに平角導体を用いる方法が検討されている。これは、コイルに平角導体を用いることで、断面積を向上させると共に占積率を向上させる効果が見込めるためである。モータにコイルを用いる場合、ステータの有するスロットにコイルを挿入する必要がある。スロットは台形形状であることが多く、幾何学的に考えると円形断面より矩形断面の方が空隙率を低く設定できる。したがって、矩形断面を有する平角導体を用いた方が断面積を広くとることができ、占積率の向上が期待出来る。

しかしながら、平角導体を用いたコイルは、断面積を増やすことで変形しにくくなり、従来用いてきた丸線コイルに採用してきた組み付け方法を適用することは難しくなる。丸線コイルを用いた場合であっても、コイルの損傷や断線には注意が払われてきたが、平角導体を用いたコイルをモータに組み付ける場合は別の困難性が生じる。

特許文献１には、固定子コイル挿入装置に関する技術が開示されている。上側アライメントと下側アライメントとからなるアライメントツールを案内として、ステータコアを同一円周上に所定間隔に配置された複数ブレードの所定位置まで挿入保持する。複数ブレードには所定位置にコイルが装着されている。そして、第１段可動部を所定位置まで上昇させると、複数ブレードのうち第１段可動部に支持された固定ブレードの上昇に伴い、固定ブレードの上端に当接するコアガイドと上側アライメントも上方に摺動する。第２段可動部を所定位置まで上昇させると、複数ブレードのうち第２段可動部に支持された可動ブレードが上昇し、整列されたコイルをステータコアのスロット内に挿入することができる。

特許文献２には、セグメント導体の整列方法及び整列装置に関する技術が開示されている。一対の平行な挿入部及び両挿入部の一端同士を結合する屋根型ターン部等を含む複数のセグメント導体を、一方挿入部及び他方挿入部からステータコアのそれぞれ所定のスロットから所定の位置に挿入される様に整列させる方法である。このため、複数のセグメント導体を平面視で放射線状に配置する位置決め工程と、平面視で各セグメント導体の一方挿入部を放射線方向とほぼ直交する方向に移動させつつ、一方挿入部よりも放射方向外側に位置する他方挿入部を一方挿入部の廻りに揺動させ、放射方向内向きに移動させる整列工程とを有している。

特許文献３には、固定子コイルの製造方法に関する技術が開示されている。連続巻き線よりなる各相巻き線が巻回されてなる固定子コアを巻き取り製造する際に、組み込み体を芯部材に送り込む搬送途中で、組み込み体のターン部を芯部材に対する巻き取り半径とほぼ同じ曲げＲ半径の曲げＲ形状に塑性変形させて曲げ成形して、ターン部が階段形状に曲げ成形された組み込み体であって層部における整列精度やピッチ精度を向上させると共に、ターン部の階段部における整列精度を向上させる技術である。

特許文献４には、コイルセグメントの環状整列治具及び環状整列方法に関する技術が開示されている。ハット形状の環状整列治具の挿入凹部に略Ｕ字状のコイルセグメントを一周分セットする際、コイルセグメントの一方の直行部を挿置し、他方の直行部が外周面にあたるまで一周分のコイルセグメントを一緒に回動させ、一周分のコイルセグメントを円環状に整列させ、ついでハット状の中間整列治具をかぶせ、コイルセグメント一式が崩れないようにしたうえで、同様の手順を繰り返し、多数層のセグメント型コイルに相当する複数周のコイルセグメントを形成して、この組体ごとそっくり固定子コアのスロットに挿入する。

特開平６−３８４６１号公報 特開２００５−６５３８６号公報 特開２００９−２８４７５４号公報 特開２００４−７２８３９号公報

しかしながら、特許文献１乃至特許文献４に記載の技術を用いて、出願人が提案するコイルを用いたステータを形成する際には以下に説明する課題があると考えられる。

出願人は、別途出願した発明において、組み付け性を改善した平角導体コイルを用いたモータを提案している。この平角導体コイルは、同芯巻きのコイルを複数重ね、接続して用いるタイプのものであり、コイルを組み付けた際に、ステータのコイルエンドに突出するコイルの一端をステータの内周側に折り曲げた形状とすることで、ステータの組み付け性を改善している。しかしながら、この発明の形状のコイルを用いる場合、従来の特許文献１乃至特許文献４の技術を用いて組み付けを行うことは適当でないと思われる。

これは、特許文献１において用いるコイルについては、具体的な言及はないものの、組み付け時に用いるアライメントツールの動きに沿ってコイルが変形していると考えられる。したがって、該発明の平角導体コイルのように断面積が広く変形しにくいコイルに適用させることは適当でないと思われる。また、特許文献２や特許文献４において用いるコイルはセグメントコイルであり、特許文献３において用いるコイルは波巻きコイルであるので、該発明の平角導体コイルの組み付けに単純に適用することは困難である。

そこで、本発明はこのような課題を解決するために、平角導体を用いたコイルを整列させステータに組み付けるモータ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、本発明の一態様によるモータ製造方法は以下のような特徴を有する。

（１）平角導体を用いた分布巻きコイルとステータコアとを備えるステータと、中心軸を備えるロータとを有するモータを、前記分布巻きコイルを組み合わせてコイル籠を形成し、前記コイル籠をステータコアに軸方向から挿入することでモータを製造するモータ製造方法において、前記コイルの一端のコイルエンド部が、前記ステータコアのスロット内導線部に対して前記ロータ側に折り曲げられて形成され、前記コイルを配置する斜面を有する第１テーパ状治具及び第２テーパ状治具上に、前記コイルを順に配置することでそれぞれ半円環状に配置して、第１半円環状コイル籠と第２半円環状コイル籠とを形成し、前記第１テーパ状治具に対して、前記第２テーパ状治具を当接させることで、前記コイルを円環状に配置させて前記第１半円環状コイル籠と前記第２半円環状コイル籠を１つにした円環状集合体を形成し、前記第１テーパ状治具及び前記第２テーパ状治具を前記円環状集合体から前記コイルの他端側から抜くと同時に、前記円環状集合体の前記コイルの一端側からリング状治具を挿入して、前記コイル籠を形成し、前記コイルの一端側から前記ステータコアに挿入することで、前記モータを製造することを特徴とする。

（２）（１）に記載のモータ製造方法において、前記第１テーパ状治具に対して、前記第２テーパ状治具を近接させる際に、前記第１テーパ状治具に対して、前記第２テーパ状治具をθだけ傾けておき、前記第１テーパ状治具と前記第２テーパ状治具とが当接した後に前記第２テーパ状治具の傾きを０にして、前記円環状集合体を形成することが好ましい。

このような特徴を有する本発明の一態様によるモータ製造方法により、以下のような作用、効果が得られる。

上記（１）に記載される発明の態様は、平角導体を用いた分布巻きコイルとステータコアとを備えるステータと、中心軸を備えるロータとを有するモータを、分布巻きコイルを組み合わせてコイル籠を形成し、コイル籠をステータコアに軸方向から挿入することでモータを製造するモータ製造方法において、コイルの一端のコイルエンド部が、ステータコアのスロット内導線部に対してロータ側に折り曲げられて形成され、コイルを配置する斜面を有する第１テーパ状治具及び第２テーパ状治具上に、コイルを順に配置することでそれぞれ半円環状に配置して、第１半円環状コイル籠と第２半円環状コイル籠とを形成し、第１テーパ状治具に対して、第２テーパ状治具を当接させることで、コイルを円環状に配置させて第１半円環状コイル籠と第２半円環状コイル籠を１つにした円環状集合体を形成し、第１テーパ状治具及び第２テーパ状治具を円環状集合体からコイルの他端側から抜くと同時に、円環状集合体のコイルの一端側からリング状治具を挿入して、コイル籠を形成し、コイルの一端側からステータコアに挿入することで、モータを製造するものである。

該ステータに用いるコイルは、コイルの一端が曲げられていることで、コイル籠をステータコアに挿入し易くなるメリットがある。しかし、コイル籠を形成する際にはコイルを重ねる方向によって干渉する部分があるため、組み付けに工夫が必要である。具体的にはコイルエンド部がロータ側に折り曲げられて形成されているので、この折り曲げ部分同士がコイル同士を周方向から組み付ける場合以外は干渉してしまう。しかしながら、全てのコイルを干渉しない位置から軸方向に向けて移動させて同時に組み付けるとすると、大きな組み付けスペースを要する。

このため、干渉を避けられるよう第１テーパ状治具と第２テーパ状治具を用いて半円環状にコイル籠を作成し、第１テーパ状治具上で形成された第１半円環状コイル籠と第２テーパ状治具上で形成された第２半円環状コイル籠とを組み合わせる手法で、この点を解決している。第１テーパ状治具に対して第２テーパ状治具を近接させて組み付けることで、第１半円環状コイル籠と第２半円環状コイル籠との干渉を回避して組み付けが可能である。よって、省スペースでコイル籠の形成が可能であり、組み付け性も向上させることができる。

上記（２）に記載される発明の態様は、（１）に記載のモータ製造方法において、第１テーパ状治具に対して、第２テーパ状治具を近接させる際に、第１テーパ状治具に対して、第２テーパ状治具をθだけ傾けておき、第１テーパ状治具と第２テーパ状治具とが当接した後に第２テーパ状治具の傾きを０にして、円環状集合体を形成するものである。

第１テーパ状治具に対して第２テーパ状治具を傾けて近接させることで、コイル同士の干渉を防いで円環状集合体を形成することが可能となる。コイルはコイル籠として形成した時に外周がなだらかに円弧を描くように扇状に形成されている。このために、第１テーパ状治具に対して第２テーパ状治具をθだけ傾けて近接させることでコイル同士の干渉を防ぐことが出来る。

本実施形態の、モータの断面図である。 本実施形態の、コイル籠の斜視図である。 本実施形態の、コイルの斜視図である。 本実施形態の、コイルの正面図である。 本実施形態の、コイルの上面視図である。 本実施形態の、コイルの側面図である。 本実施形態の、テーパ状治具の平面図である。 本実施形態の、テーパ状治具の斜視図である。 本実施形態の、コイルをテーパ状治具に配置した状態の平面図である。 本実施形態の、コイルをテーパ状治具に配置した状態の斜視図である。 本実施形態の、複数のコイルをテーパ状治具に配置した状態の平面図である。 本実施形態の、複数のコイルをテーパ状治具に配置した状態の斜視図である。 本実施形態の、テーパ状治具に半円環状コイルが配置されている様子を表す斜視図である。 本実施形態の、テーパ状治具に半円環状コイルが配置されている様子を表す側面図である。 本実施形態の、テーパ状治具に円環状集合体が配置された状態を示す斜視図である。 本実施形態の、テーパ状治具に円環状集合体が配置された状態を示す側面図である。 本実施形態の、リング状治具の斜視図である。 本実施形態の、リング状治具をコイル籠に挿入した様子を示す側面図である。 本実施形態の、リング状治具をコイル籠に挿入する際の様子を示す拡大図である。 本実施形態の、軸方向の干渉を解説するための模式図である。 本実施形態の、径方向の干渉を解説するための模式図である。 本実施形態の、コイル同士を周方向に組み付ける様子を示す図である。 本実施形態の、組み付け途中のコイル籠の斜視図である。

まず、本発明の実施形態について図面を用いて説明を行う。

図１に、本実施形態のモータ１００の断面図を示す。図２に、コイル籠１２の斜視図を示す。モータ１００は、シャフト４１とロータコア４３とを有するロータ４０と、コイル籠１２が挿入されたステータコア１３とを有するステータ１０とを備えている。コイル籠１２は、図１に示すように一方のコイルエンドがモータ１００の軸方向に曲げられている。

図３に、コイル１１の斜視図を示す。図４に、コイル１１の正面図を示す。図５に、コイル１１の上面視図を示す。図６に、コイル１１の側面図を示す。コイル籠１２に用いるコイル１１は、平角導体Ｄを巻回して形成した同芯巻きのコイル１１である。平角導体Ｄは矩形断面を有する銅等の導電性の高い金属の周囲に絶縁被覆を施したものである。

コイル１１は、スロット内に配置されるスロット内導線部ＳＡ、スロット内導線部ＳＢを備える。図３に示すように、スロット内導線部ＳＡは、５本の平角導体Ｄが矩形断面の長辺で構成される長辺面（フラットワイズ面）を接触させて重ね合わされたもので、第１スロット内導線部ＳＡ１、第２スロット内導線部ＳＡ２、第３スロット内導線部ＳＡ３、第４スロット内導線部ＳＡ４、及び第５スロット内導線部ＳＡ５の集合体である。

また、図６に示すように、スロット内導線部ＳＢは５本の平角導体Ｄが矩形断面の長辺で構成される長辺面（フラットワイズ面）を接触させて重ね合わされたもので、第１スロット内導線部ＳＢ１、第２スロット内導線部ＳＢ２、第３スロット内導線部ＳＢ３、第４スロット内導線部ＳＢ４、及び第５スロット内導線部ＳＢ５の集合体である。コイル籠１２の上側の位置するコイルエンド部の中央には、上側同心円部Ｇが形成されている。

上側同心円部Ｇは、図６に示すように、第２同心円部Ｇ２、第３同心円部Ｇ３、第４同心円部Ｇ４、及び第５同心円部Ｇ５の４本の平角導体Ｄの集合体である。第１同心円部が含まれていないのには、後に説明する第１傾斜部ＥＡ１が端子Ｍとして、コイル籠１２の外周側に突出しているためである。

スロット内導線部ＳＡの上端には、折り曲げ部ＩＡが形成されている。図４に示すように、平角導体Ｄは折り曲げ部ＩＡで上側同心円部Ｇの方向にエッジワイズ曲げ加工して折り曲げられている。上側同心円部Ｇとスロット内導線部ＳＡとの間には傾斜部ＥＡが形成されている。

折り曲げ部ＩＡは、図５に示すように、第１折り曲げ部ＩＡ１、第２折り曲げ部ＩＡ２、第３折り曲げ部ＩＡ３、第４折り曲げ部ＩＡ４、及び第５折り曲げ部ＩＡ５の集合体である。傾斜部ＥＡは、図３及び図６に示すように、第１傾斜部ＥＡ１、第２傾斜部ＥＡ２、第３傾斜部ＥＡ３、第４傾斜部ＥＡ４、及び第５傾斜部ＥＡ５の集合体である。傾斜部ＥＡにおいては、５本の平角導体Ｄが図６に示すようにスロット内導線部ＳＡと同様に、コイル籠１２の径方向（図６の左右方向）に重ね合わされている。

スロット内導線部ＳＢの上端には、折り曲げ部ＩＢ及び傾斜部ＥＢが形成されている。折り曲げ部ＩＢは、図５に示すように、第１折り曲げ部ＩＢ１、第２折り曲げ部ＩＢ２、第３折り曲げ部ＩＢ３、第４折り曲げ部ＩＢ４、及び第５折り曲げ部ＩＢ５の集合体である。傾斜部ＥＢは、図６に示すように、第１傾斜部ＥＢ１、第２傾斜部ＥＢ２、第３傾斜部ＥＢ３、第４傾斜部ＥＢ４、及び第５傾斜部ＥＢ５の集合体である。

傾斜部ＥＢにおいては、５本の平角導体Ｄが、図６に示すように、スロット内導線部ＳＢと同様に、コイル籠１２の径方向（図６の左右方向）に重ね合わされている。又、図６に示すように、傾斜部ＥＡの最内周部に位置する第１傾斜部ＥＡ１の端子Ｍは、折り曲げられてコイル籠１２の外周側に向けて突出している。また、傾斜部ＥＢの最外周に位置する第５傾斜部ＥＢ５の端子Ｎは、折り曲げられてコイル籠１２の外周側に向けて突出している。

スロット内導線部ＳＡの下端には、折り曲げ部ＪＡが形成されている。折り曲げ部ＪＡは、図６に示すように、第１折り曲げ部ＪＡ１、第２折り曲げ部ＪＡ２、第３折り曲げ部ＪＡ３、第４折り曲げ部ＪＡ４、及び第５折り曲げ部ＪＡ５の集合体である。また、スロット内導線部ＳＢの下端には、折り曲げ部ＪＢが形成されている。平角導体Ｄは、折り曲げ部ＪＢで、図６に示すように、９０度内周側（図６の左方向）に折り曲げられている。又、折り曲げ部ＪＢは図６に示すように、５本の平角導体Ｄの第１折り曲げ部ＪＢ１、第２折り曲げ部ＪＢ２、第３折り曲げ部ＪＢ３、第４折り曲げ部ＪＢ４、及び第５折り曲げ部ＪＢ５の集合体である。

コイル籠１２の内周側端部には、下側同心円部Ｈが形成されている。図４に示すように、折り曲げ部ＪＡと下側同心円部Ｈとの間には、水平部ＦＡが形成されている。折り曲げ部ＪＢと下側同心円部Ｈの間には、水平部ＦＢが形成されている。下側同心円部Ｈは、図６に示すように、第１下側同心円部Ｈ１、第２下側同心円部Ｈ２、第３下側同心円部Ｈ３、第４下側同心円部Ｈ４、及び第５下側同心円部Ｈ５の集合体である。

水平部ＦＡは、図４に示すように、第１水平部ＦＡ１、第２水平部ＦＡ２、第３水平部ＦＡ３、第４水平部ＦＡ４、及び第５水平部ＦＡ５の集合体である。ここで、水平部ＦＡにおいては、５本の平角導体Ｄの水平部は図４に示すようにコイル籠１２の軸芯方向（図４の上下方向）に重ね合わされている。水平部ＦＢは、図４に示すように、第１水平部ＦＢ１、第２水平部ＦＢ２、第３水平部ＦＢ３、第４水平部ＦＢ４、及び第５水平部ＦＢ５の集合体である。ここで、水平部ＦＢにおいては、５本の平角導体Ｄの水平部は、図４に示すように、コイル籠１２の軸芯方向（図４の上下方向）に重ね合わされている。

コイル１１は、図３乃至図６に示され上記に説明する構成に形成されており、これを円環状に４８個配置することでコイル籠１２を形成する。図７に、テーパ状治具の平面図を示す。図８に、テーパ状治具の斜視図を示す。テーパ状治具ＪＧ１は半円形状であり、図７及び図８に示すように、外周部Ｊ１とテーパ部Ｊ２、上部内周側位置決めピンＪ３及び上部外周側位置決めピンＪ４、下部小型位置決めピンＪ５、下部大型位置決めピンＪ６、退避部Ｊ７、及び結合部Ｊ８を有する。

図９に、コイル１１をテーパ状治具ＪＧ１に配置した状態の平面図を示す。図１０に、コイル１１をテーパ状治具ＪＧ１に配置した状態の斜視図を示す。コイル１１は、図９及び図１０に示すように、下側同心円部Ｈ側を外周部Ｊ１の内周側に向けて配置される。コイル１１のスロット内導線部ＳＡは上部内周側位置決めピンＪ３と上部外周側位置決めピンＪ４に挟まれるように配置され、折り曲げ部ＩＡの内周側に上部内周側位置決めピンＪ３が接するような位置となる。また、上側同心円部Ｇの側面に下部小型位置決めピンＪ５が来るように配置される。外周部Ｊ１上には端子Ｍ、端子Ｎ及び上側同心円部Ｇが配置される。

図１１に、複数のコイル１１をテーパ状治具ＪＧ１に配置した状態の平面図を示す。図１２に、複数のコイル１１をテーパ状治具ＪＧ１に配置した状態の斜視図を示す。図１１及び図１２に示すように、既にテーパ状治具ＪＧ１に配置したコイル１１の上に新たなコイル１１を配置する。便宜上、最初に配置したコイル１１を第１コイル１１Ａ、第１コイル１１Ａの上に重ねて配置するコイル１１を第２コイル１１Ｂとする。このように、順にコイル１１を重ねていくことでテーパ状治具ＪＧ１上に半円環状コイル２０を形成する。

図１３に、テーパ状治具ＪＧ１に半円環状コイルが配置されている様子を表す斜視図を示す。図１４に、テーパ状治具ＪＧ１に半円環状コイル２０が配置されている様子を表す側面図を示す。第１テーパ状治具ＪＧ１１の上には第１半円環状コイル籠２０Ａが配置され、第２テーパ状治具ＪＧ１２の上には第２半円環状コイル籠２０Ｂが配置されている。ここで、図１３の上側に示されるように第１半円環状コイル籠２０Ａのスロット内導線部ＳＢと第２テーパ状治具ＪＧ１２のスロット内導線部ＳＡ、図１３の下側に示されるように第１半円環状コイル籠２０Ａのスロット内導線部ＳＡと第２テーパ状治具ＪＧ１２のスロット内導線部ＳＢは、それぞれ第１テーパ状治具ＪＧ１１及び第２テーパ状治具ＪＧ１２から突出している。

ここで、図１４に示すように第１テーパ状治具ＪＧ１１に対して第２テーパ状治具ＪＧ１２は角度θだけ傾いている。角度θは１〜２度である。この傾きの為にスロット内導線部ＳＡがテーパ状治具ＪＧ１に干渉するのを防ぐため、テーパ状治具ＪＧ１には退避部Ｊ７が形成されている。この状態で、第１テーパ状治具ＪＧ１１と第２テーパ状治具ＪＧ１２とを近接させる。

図１５に、テーパ状治具ＪＧ１に円環状集合体２１が配置された状態を斜視図に示す。図１６に、テーパ状治具ＪＧ１に円環状集合体２１が配置された状態を側面図に示す。第１テーパ状治具ＪＧ１１と第２テーパ状治具ＪＧ１２とを当接させた後、図１４に示す状態から図１６に示す状態にする、すなわち第１テーパ状治具ＪＧ１１に対して第２テーパ状治具ＪＧ１２が角度θだけ傾いている状態から、傾きが角度θから０度となるように第２テーパ状治具ＪＧ１２の角度を変更する。こうして、第１半円環状コイル籠２０Ａと第２半円環状コイル籠２０Ｂとが組み合わされてテーパ状治具ＪＧ１の上面に円環状集合体２１が形成されることになる。

図１７に、リング状治具ＪＧ２の斜視図を示す。図１８に、リング状治具をコイル籠に挿入した様子を側面図に示す。図１９に、リング状治具ＪＧ２をコイル籠１２に挿入する際の様子を拡大図に示す。リング状治具ＪＧ２には、上部リングＪ１０と下部リングＪ１１と、これらを繋ぎ内周側に向けて突出して形成される櫛歯Ｊ１２が備えられている。櫛歯Ｊ１２は図１９に示すように上部リングＪ１０側から下部リングＪ１１側に向けて細く楔形に形成されたテーパ部Ｊ１２２が設けられている。また、図１７に示すように櫛歯Ｊ１２の内周側に突出する部分には、平行部分Ｊ１２１が形成されている。一方、支柱型治具ＪＧ３には、支柱Ｊ２０が備えられている。支柱Ｊ２０は、頭頂部でコイル１１の内周部を支える構造となっている。

図示していないがテーパ状治具ＪＧ１に載せられた円環状集合体２１を、支柱型治具ＪＧ３の上面側から支柱Ｊ２０に対して挿入すると共に、円環状集合体２１の下側同心円部Ｈを備える側からリング状治具ＪＧ２を挿入する。リング状治具ＪＧ２の挿入は、円環状集合体２１がコイル籠１２の形状になる過程で、図１９に示すように櫛歯Ｊ１２がスロット内導線部ＳＢの間に挿入されることで、スロット内導線部ＳＡ及びスロット内導線部ＳＢの間隔を揃える機能がある。そして、リング状治具ＪＧ２を挿入すると共に、テーパ状治具ＪＧ１を支柱型治具ＪＧ３のベースＪ２１側に近接させるようにして円環状集合体２１から抜く。こうして、支柱型治具ＪＧ３上でコイル籠１２が形成される。

こうして形成されたコイル籠１２をステータコア１３に組み付け、ロータ４０を挿入することでモータ１００が形成されることになる。ステータコア１３は特に単体で図示して説明はしていないが、プレス加工でドーナツ状に打ち抜いた電磁鋼板を積層して形成されており、ステータコア１３の内周側にティースが突出し、隣り合うティースの間にはスロット内導線部ＳＡ又はスロット内導線部ＳＢが挿入されるスロットが用意されている。ティースの数は４８本であり、スロットもティースと同数用意されている。

このステータコア１３にコイル籠１２を軸方向から挿入することで、ステータ１０が形成される。そして、ステータ１０の一方のコイルエンド側であり、コイル籠１２の下側同心円部Ｈが配置される側の反対側からロータ４０を挿入することで、モータ１００が形成される。なお、ロータ４０に備えられるシャフト４１は図示しないベアリングに回動可能に保持され、ベアリングが固定されるケーシングはステータコア１３に固定される。

本実施形態のモータ１００の製造方法は上記構成であるので、以下に説明する作用及び効果を奏する。まず、組み付け工程が簡略化することができる点が挙げられる。本実施形態のモータ１００の製造方法は、平角導体Ｄを用いた分布巻きコイル１１とステータコア１３とを備えるステータ１０と、中心軸を備えるロータ４０とを有するモータ１００を、分布巻きのコイル１１を組み合わせてコイル籠１２を形成し、コイル籠１２をステータコア１３に軸方向から挿入することでモータ１００を製造するモータ製造方法において、コイル１１の一端のコイルエンド部が、ステータコア１３のスロット内導線部ＳＡ及びスロット内導線部ＳＢに対してロータ４０側に折り曲げられて形成され、コイル１１を配置する斜面を有する第１テーパ状治具ＪＧ１１及び第２テーパ状治具ＪＧ１２上に、コイル１１を順に配置することでそれぞれ半円環状に配置して、第１半円環状コイル籠２０Ａと第２半円環状コイル籠２０Ｂとを形成し、第１テーパ状治具ＪＧ１１に対して、第２テーパ状治具ＪＧ１２を近接させて結合する（当接させるだけでも可）ことで、コイル１１を円環状に配置させて第１半円環状コイル籠２０Ａと第２半円環状コイル籠２０Ｂを１つにした円環状集合体２１を形成し、第１テーパ状治具ＪＧ１１及び第２テーパ状治具ＪＧ１２を円環状集合体２１からコイル１１の他端側から抜くと同時に、円環状集合体２１のコイル１１の一端側からリング状治具ＪＧ２を挿入して、コイル籠１２を形成し、コイル１１の一端側からステータコア１３に挿入するものである。

コイル籠１２を形成する為にコイル１１を単純に重ねていくだけでは、コイル１１同士が部分的に干渉してしまう。図２０に、軸方向の干渉を解説するための模式図を示す。図２１に、径方向の干渉を解説するための模式図を示す。便宜的に動かさずに保持している側のコイル１１を第１コイル１１Ａとし、第１コイル１１Ａに対して近接させ組み付ける側のコイル１１を第２コイル１１Ｂとして説明する。

第１コイル１１Ａに対して第２コイル１１Ｂを、コイル籠１２として組み付けられた時の軸の方向から近接する方向、すなわちコイル籠１２の軸方向に組み付けるとすると、図２０に示す通り、第１コイル１１Ａの水平部ＦＡと第２コイル１１Ｂの傾斜部ＥＢとが干渉してしまう。これは、図５に示されるように、傾斜部ＥＢが水平部ＦＡよりもコイル籠１２の外周側（図５では上側）に配置される形状となっている為であり、軸方向に重ねる際には水平部ＦＡと傾斜部ＥＢはお互いに干渉し合う。

一方、第１コイル１１Ａと第２コイル１１Ｂとをコイル籠１２の径方向に重ねる図２１の様な組み合わせ方を行うと、第１コイル１１Ａの水平部ＦＡと第２コイル１１Ｂの水平部ＦＡとが干渉してしまう。したがって、コイル１１同士が干渉しない為にはコイル籠１２の周方向に組み付ける必要がある。図２２に、コイル１１同士をコイル籠１２の周方向に組み付ける様子を平面図に示す。第１コイル１１Ａに対して第２コイル１１Ｂを横方向に、すなわちコイル籠１２の周方向に組み付けることで、コイル１１同士の干渉を抑えることが可能となる。

ただし、単純にコイル１１をコイル籠１２の周方向に組み付けていくと、組み付けられる４６個のコイル１１のうち、４２個までは順に組み付けることが可能だが、残り６つを組み付けることが出来ないという問題が生じる。図２３に、組み付け途中のコイル籠１２の斜視図を示す。コイル１１を４２個組み付けた状況のコイル籠１２が図１６に示すものであり、コイル１１の形状の特性上、第３７スロット内導線部ＳＡ３７乃至第４２スロット内導線部ＳＡ４２が、第１スロット内導線部ＳＢ１と第４２スロット内導線部ＳＢ４２との間に配置される。この状態で、コイル籠１２の全周が埋め尽くされてしまうので、コイル１１をこれ以上挿入することが出来ない。すなわち、残り６つのコイル１１を組み付けることが出来ないのである。

そこで、本実施形態に示すモータ１００の製造方法によれば、図９乃至図１６に示すように、第１半円環状コイル籠２０Ａと第２半円環状コイル籠２０Ｂを形成し、第１半円環状コイル籠２０Ａと第２半円環状コイル籠２０Ｂを対面させて組み付けている。第１半円環状コイル籠２０Ａと第２半円環状コイル籠２０Ｂについては前述通り、半円分すなわち２４個のコイル１１を重ねて形成するものであるので、無理なく形成が可能である。

第１半円環状コイル籠２０Ａは上述したように第１テーパ状治具ＪＧ１１上に形成する。また、第２半円環状コイル籠２０Ｂは第２テーパ状治具ＪＧ１２上に形成する。図１１及び図１２に示すようにコイル１１を順に重ねていくことで、コイル１１同士の干渉を防ぐことが出来る。この結果、第１半円環状コイル籠２０Ａ及び第２半円環状コイル籠２０Ｂを干渉無く組み付けることができ、第１テーパ状治具ＪＧ１１に対して第２テーパ状治具ＪＧ１２を角度θだけ傾けて近接させ、傾きを戻すことで、円環状集合体２１を形成することができる。

テーパ状治具ＪＧ１を用いる場合、コイル１１を直立させた状態で組み付ける場合よりも、コイル１１の形状の特性上保持し易いという利点がある。これはコイル１１が図６に示すような形状をしており、下側同心円部Ｈを下にした図６の様な状態で保持する場合には、上部の重みでコイル１１がコイル籠１２の外周方向（図６の右方向）に倒れないように支持する必要がある。が、下側同心円部Ｈを保持したり、スロット内導線部ＳＢを支持したりする手法は不安定になり易く、組み付け方向がコイル籠１２の周方向とする必要があるために、支持部等が干渉しないように形成することが難しい。

一方、下側同心円部Ｈを上側にして保持する場合は、下側同心円部Ｈが突出しているので重たくなり不安定である。したがって、テーパ状治具ＪＧ１のテーパ部Ｊ２にもたれかけさせるように配置する方法が安定し易く、コイル１１を重ね易い。コイル１１は単純にテーパ状治具ＪＧ１の周方向にずらしながら重ねていけば良く、作業性も良好である。

次に、第１半円環状コイル籠２０Ａと第２半円環状コイル籠２０Ｂとを組み付ける。この場合、それぞれの両端のコイル１１が図２２に示すようなコイル籠１２の周方向からの組み付けにあたるので、組み付けが可能である。結果的にコイル１１を周方向から組み付ける状態と同じ状態とし、４８個のコイル１１をコイル籠１２に組み付けることが可能となる。なお、第１テーパ状治具ＪＧ１１に対して第２テーパ状治具ＪＧ１２を角度θだけ傾け、第１テーパ状治具ＪＧ１１及び第２テーパ状治具ＪＧ１２に退避部Ｊ７を設けることで、コイル１１同士が干渉することなく第１半円環状コイル籠２０Ａと第２半円環状コイル籠２０Ｂとの組み付けが可能である。

また、リング状治具ＪＧ２を用いることで、円環状集合体２１の状態からコイル籠１２の状態に変形させる際にスロット内導線部ＳＡ及びスロット内導線部ＳＢが揃いにくい状況を改善することが可能である。図１９に示すように、リング状治具ＪＧ２には、スロット内導線部ＳＢの導線幅Ｓｔが隣り合う櫛歯Ｊ１２の間に形成されている。導線幅Ｓｔは、上部リングＪ１０側の隣り合う櫛歯Ｊ１２の間隔である。

この櫛歯Ｊ１２が下側同心円部Ｈ側から同じスロット内に納められるスロット内導線部ＳＡ及びスロット内導線部ＳＢが直線上に並ぶように挿入されることで、スロット内導線部ＳＡ及びスロット内導線部ＳＢがテーパ部Ｊ１２２によって揃えられ、導線幅Ｓｔの幅を有する平行部分Ｊ１２１によって、スロット内導線部ＳＡ及びスロット内導線部ＳＢが所定の位置に整えられる。その結果、コイル籠１２のステータコア１３への挿入を容易にすることができる。したがって、ステータ１０の組み立て性を向上させることが出来る。

このように、テーパ状治具ＪＧ１、リング状治具ＪＧ２、及び支柱型治具ＪＧ３等の治具を用いることで、コイル籠１２を用いたステータ１０の組付けを容易にし、結果的にモータ１００の製造における生産性を高めることが可能となる。

以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。

例えば、本実施形態で例示した材質は適宜置き換えることを妨げないし、コイル１１の巻き数やステータコア１３のスロットの数或いはコイル籠１２に用いるコイル１１の数なども設計仕様によって変更されることを妨げない。

１０ ステータ
１１ コイル
１１Ａ 第１コイル
１１Ｂ 第２コイル
１２ コイル籠
１３ ステータコア
２０ 半円環状コイル
２０Ａ 第１半円環状コイル籠
２０Ｂ 第２半円環状コイル籠
２１ 円環状集合体
４０ ロータ
４１ シャフト
４３ ロータコア
１００ モータ
θ 角度
Ｄ 平角導体
Ｇ 上側同心円部
Ｈ 下側同心円部
ＪＧ１ テーパ状治具
ＪＧ２ リング状治具
ＪＧ３ 支柱型治具
Ｍ 端子
Ｎ 端子
ＳＡ スロット内導線部
ＳＢ スロット内導線部

Claims (2)

1. 平角導体を用いた分布巻きコイルとステータコアとを備えるステータと、中心軸を備えるロータとを有するモータを、前記分布巻きコイルを組み合わせてコイル籠を形成し、前記コイル籠をステータコアに軸方向から挿入することでモータを製造するモータ製造方法において、
   前記コイルの一端のコイルエンド部が、前記ステータコアのスロット内導線部に対して前記ロータ側に折り曲げられて形成され、
   前記コイルを配置する斜面を有する第１テーパ状治具及び第２テーパ状治具上に、前記コイルを順に配置することでそれぞれ半円環状に配置して、第１半円環状コイル籠と第２半円環状コイル籠とを形成し、
   前記第１テーパ状治具に対して、前記第２テーパ状治具を当接させることで、前記コイルを円環状に配置させて前記第１半円環状コイル籠と前記第２半円環状コイル籠を１つにした円環状集合体を形成し、
   前記第１テーパ状治具及び前記第２テーパ状治具を前記円環状集合体から前記コイルの他端側から抜くと同時に、前記円環状集合体の前記コイルの一端側からリング状治具を挿入して、前記コイル籠を形成し、
   前記コイルの一端側から前記ステータコアに挿入することで、前記モータを製造することを特徴とするモータ製造方法。
2. 請求項１に記載のモータ製造方法において、
   前記第１テーパ状治具に対して、前記第２テーパ状治具を近接させる際に、前記第１テーパ状治具に対して、前記第２テーパ状治具をθだけ傾けておき、
   前記第１テーパ状治具と前記第２テーパ状治具とが当接した後に前記第２テーパ状治具の傾きを０にして、前記円環状集合体を形成することを特徴とするモータ製造方法。

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