JP5483056B2 - 回転電機の固定子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は回転電機の固定子の製造方法に関し、詳しくは円筒状コアに固定子コイルを組み付ける工程に特徴を有する回転電機の固定子の製造方法に関する。

近年、電動機および発電機として使用される回転電機において、小型高出力および高品質が求められている。

たとえば、車両に搭載される回転電機においては、回転電機を搭載するためのスペースが小さくなってきている一方で、出力の向上が求められている。

従来の回転電機として、周方向に分割された固定子コアを用いて、固定子コイルの外側にこの分割された固定子コアのそれぞれを嵌め込みながら円環状に配置し、その外周に円筒状のケースを嵌めて固定する構造が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

また、特許文献２には固定子コアの内側のスロットに固定子コイルを嵌め込んで収容する技術が開示されている。

特開２００２−５１４８５号公報 特許第３９８２４４６号公報

ところで、連続巻線よりなる固定子コイルを製造する一方法として、たとえば以下に示すものがある。

まず、電気導体線から、並列した複数の直状部が複数のコイルエンドで連結されてなる成形体を複数成形する。そして、これらの成形体を組み込んで組み込み体を形成する。

この組み込み体においては、一つの成形体と他の一つの成形体とからなる複数の成形体組が該組み込み体の長手方向に並列している。また、この組み込み体を構成する各成形体組は、一つの成形体における複数の直状部と他の一つの成形体における複数の直状部とがそれぞれ重ね合わされて形成された複数の直状重ね合わせ部を組み込み体の長手方向に有している。

このため、この組み込み体においては、複数の直状重ね合わせ部が組み込み体の長手方向に並列している。そして、この組み込み体を芯部材に所定回数巻回して巻き取り、巻き取り体を形成する。この巻き取り体においては、一つの成形体組における複数の直状重ね合わせ部が径方向に積層されて形成された複数の直状積層部を周方向に有している。

こうして得られた巻き取り体は円筒籠状の固定子コイルとして用いられる。この固定子コイルを固定子コアに組み付けるにあたっては、各直状積層部が固定子コアのスロット内に配設されるとともに、各コイルエンドがスロットの外部に配設される。

ところが、この円筒籠状の固定子コイルを、すでにコアの形状をなしている一体型の固定子コアに組み付けるのは非常に困難である。そこで、環状のコアを円周上で複数に分割した形状の特許文献１に記載のような分割コアを用いて、それぞれの分割コアを円筒籠状の固定子コイルの外側から組み付けた後に、全体を外筒に嵌め込んで固定子を製造することが考えられる。

しかしながら、固定子コアとして分割コアを用いると、この分割により磁気回路に影響を与える虞があり、一体型のコアに上記円筒籠状の固定子コイルを組み付けることができる固定子の製造方法が望まれる。

なお、特許文献２には固定子コアの内側のスロットに固定子コイルを嵌め込んで収容する技術が開示されているが、この特許文献２では、特許文献１のようなコイル形状を想定しておらず、コイルエンドを大きく折り曲げ変形させてコイルをコア内径に組み込んだ後に広げるようにしており、コイルエンドを大きく変形させるためにコイル間に隙間が大きく必要であり、またコイルエンドの軸方向高さ寸法が大きくなり省スペース性や性能が劣るという問題があった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、円筒籠状の固定子コイルを、コイル間の隙間を小さくし、一体型の円筒状コアに組み付けることができる固定子の製造方法を提供することを解決すべき技術課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、複数の相巻線が巻回された固定子コイルを、内周に複数のティース部を有する円筒状コアに組み付けてなる回転電機の固定子の製造方法であって、
互いに平行な複数の直状部と、前記直状部の隣り合うもの同士を接続するコイルエンドとを有する複数の成形体を、電気導体線から成形する成形工程と、
前記成形体の複数の直状部を重ね合わせて複数の直状重ね合わせ部を形成して組み込み体を形成する組み込み工程と、
複数の前記直状重ね合わせ部が径方向に積層された複数の直状積層部を周方向に有し、前記ティース部の先端が形成する前記円筒状コアの内径よりも小さい外径の巻き取り体を形成する巻き取り工程と、
前記直状積層部の周方向隣り合うもの同士の間に前記ティース部が位置するように前記巻き取り体を前記円筒状コア内に挿入し、前記直状積層部の周方向隣り合うもの同士の間に前記ティース部を挿入しながら該巻き取り体を拡径して、前記巻き取り体を前記円筒状コアに組み付ける組み付け工程と、
を備え、
前記コイルエンドは、該コイルエンドの両脇の前記直状部との交点である交点部から、該直状部同士の中央に向けて段差を有して軸方向に高くなり、該中央に頂点部を有する階段形状で構成され、
前記組み付け工程は、前記巻き取り体の内径よりも小さな径の小径部と、前記円筒状コアの内径とほぼ等しい大きさの径の大径部と、前記小径部から前記大径部へとつながるテーパ部と、を有する拡径治具を用いて、
前記円筒状コア内に前記巻き取り体を挿入した状態で、前記拡径治具をその小径部側から前記巻き取り体の内周に沿わせて挿入し、該拡径治具によって該巻き取り体を内側から押し広げ、
前記交点部および前記頂点部を変形させ、前記巻き取り体の前記コイルエンドの軸方向高さを低くするとともに、前記直状積層部の隣り合うもの同士の間隔を広げることによって、前記巻き取り体を拡径して、前記巻き取り体を前記円筒状コアに組み付ける、
ことを特徴とする。

この構成によれば、直状積層部の周方向隣り合うもの同士の間とティース部との位置合わせをしながら巻き取り体を拡径するので、円筒状コアのティース部同士の間に形成されるスロットにコイルを収容しながら巻き取り体を円筒状コアに組み付けることができる。

また、この構成によれば、固定子コアを分割せずとも、巻き取り体を円筒状コアに組み付けることができるので、分割コアを用いる場合と比べて磁気回路を安定させ、性能のよい回転電機を提供することができる。

また、この構成によれば、分割コアを用いないので、分割コアを固定する外筒を必要としないという効果を奏する。

また、この構成によれば、上記成形工程、組み込み工程および巻き取り工程によってコイル間の隙間を小さくして作成された巻き取り体を固定子コイルとして用いて、円筒籠状の固定子コイルを、コイル間の隙間を小さくし、一体型の円筒状コアに組み付けることができる。これによって、回転電機の外形寸法の小型化および性能向上という効果を奏する。

また、この構成によれば、直状積層部の隣り合うもの同士の間隔を広げるとともに、巻き取り体のコイルエンドの軸方向高さを低くすることによって巻き取り体の拡径を行うので、軸方向に突出するような余計なコイルエンドをなくすとともに、コイル間の隙間を小さくすることができ、外形寸法の小型化および性能向上という効果を奏する。

また、この構成によれば、変形させる個所を局所化し、階段形状のコイルエンド全体を変形させないため、高精度なコイルエンドが得られ、コイル間の隙間を小さくすることができ、コイルエンドの外径寸法をさらにコンパクトにすることができる。

また、この構成によれば、巻き取り体の内周に沿わせて小径部側から拡径治具を挿入することによって、巻き取り体がテーパ部の広がりに伴って徐々に拡径され、無理な力がかからずに、巻き取り体を傷つけることなく円筒状コアに組み付けることができる。

請求項２に記載の発明は、前記拡径治具が、前記大径部の外周の、前記巻き取り体の内周と接する位置であって前記直状積層部のそれぞれに対向する位置に、該拡径治具の挿入方向に回転可能なローラを有するものである、ことを特徴とする。

この構成によれば、拡径治具が、巻き取り体の直状積層部とローラで接するので、摩擦を軽減し、巻き取り体の拡径時に直状積層部の表面すなわちコイルの絶縁被膜を傷つけることがないという効果を奏する。

請求項３に記載の発明は、前記成形体の前記直状部の隣り合うもの同士の間隔をＬ２とし、
前記巻き取り体の外径をＤ２とし、
前記組み付け工程にて前記巻き取り体を拡径後における、前記成形体の前記直状部の隣り合うもの同士の間隔に相当する個所の寸法をＬ１とし、
前記組み付け工程にて前記巻き取り体を拡径後における、前記巻き取り体の外径に相当する個所の寸法をＤ１としたとき、
（Ｄ２×Ｌ１）／Ｄ１＞Ｌ２
である、ことを特徴とする。

この構成によれば、拡径後の巻き取り体の寸法すなわち円筒状コアの形状に合わせた巻き取り体の寸法に基づき、拡径前の巻き取り体の寸法を規定することができる。

実施形態１に係る回転電機の構成を模式的に示す軸方向断面図である。 実施形態１に係る固定子の平面図である。 実施形態１に係る固定子コアの平面図である。 実施形態１に係る固定子コイルを構成する巻線の断面図である。 実施形態１に係る固定子コイルの結線を示す図である。 実施形態１に係る固定子コイルとなる巻き取り体の斜視図である。 実施形態１に係る固定子コイルの展開図であり、組み込み体の平面図である。 実施形態１に係る組み込み体の展開図であり、成形体５１の部分平面図である。 実施形態１に係る組み付け体の斜視図である。 実施形態１に係る成形工程を示す概略図であり、（Ａ）は材料である巻線を供給した状態を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に続く工程を示す平面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）に続く工程を示す平面図である。 組み付け工程を示す概略図であり、（Ａ）は固定子コア内に巻き取り体を収容した状態を示す平面図であり、（Ｂ）は固定子コアに巻き取り体を組み付ける工程を説明する側断面図である。 組み付け工程による拡径後の巻き取り体を示す斜視図である。 組み付け工程による拡径後の巻き取り体を展開した成形体を示す部分平面図である。 実施形態２に係る固定子の製造方法で用いる拡径治具を示す模式図であり、（Ａ）は固定子コア３と拡径治具との係方向の位置合わせを説明する平面図であり、（Ｂ）は拡径治具による巻き取り体４８の拡径を説明する側断面図である。

以下、本発明に係る回転電機の固定子の製造方法の実施形態について詳しく説明する。

なお、説明する実施形態はあくまでも実施形態の例にすぎず、本発明に係る回転電機の固定子の製造方法は、下記実施形態に限定されるものではない。本発明に係る回転電機の固定子の製造方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。

（実施形態１）
まず、本実施形態によって製造した回転電機の固定子を用いた回転電機１の構成について説明する。

この回転電機１は、図１に示すように、略有底筒状の一対のハウジング部材１００、１０１が開口部同士で接合されてなるハウジング１０と、ハウジング１０に軸受け１１０、１１１を介して回転自在に支承された回転軸２０と、回転軸２０に固定された回転子２と、ハウジング１０の内部で回転子２を包囲する位置でハウジング１０に固定された固定子３と、を備えている。

回転子２は、永久磁石により周方向に交互に異なる磁極を、固定子３の内周側と向き合う外周側に複数形成している。回転子２の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではない。本実施形態では、８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）の回転子が用いられている。

固定子３は、図２に示すように、固定子コア３０と、複数の各相巻線から形成された三相の固定子コイル４と、固定子コア３０と固定子コイル４との間に配された絶縁紙５と、を備えた構成を有している。

固定子コア３０は、図３に示すように、内周に複数のスロット３１が形成された円環状を呈している。複数のスロット３１は、その深さ方向が径方向と一致するように形成されている。固定子コア３０に形成されたスロット３１の数は、回転子２の磁極数に対し、固定子コイル４の一相あたり２個の割合で形成されている。本実施形態では、８×３×２＝４８より、スロット数は４８個とされている。一つのスロット３１は周方向隣り合うティース部３２同士によって区画されて形成されている。ティース部３２同士は径方向外方でバックコア部３３によって連結されている。

固定子コア３０は、電磁鋼板を軸方向に積層させて形成されている。なお、積層された電磁鋼板の間には、絶縁薄膜が配置されている。固定子コア３０は、この電磁鋼板の積層体からだけでなく、従来公知の金属薄板および絶縁薄膜を用いて形成してもよい。

固定子コイル４は、複数の巻線４０を所定の巻回方法で巻回してなる。この固定子コイル４を構成する巻線４０は、図４（Ａ）に示すように、銅製の導体４１と、導体４１の外周を覆い導体４１を絶縁する内層４２０および外層４２１からなる絶縁被膜４２とから形成されている。

このように、内層４２０および外層４２１からなる絶縁被膜４２の厚みが厚いので、巻線４０同士を絶縁するために巻線４０同士の間に絶縁紙等を挟み込む必要がなくなっているが、巻線４０同士の間あるいは固定子コア３０と固定子コイル４との間に絶縁紙を配設してもよい。

さらに、固定子コイル４の巻線４０は、図４（Ｂ）に示すように、内層４２０および外層４２１からなる絶縁被膜４２の外周をエポキシ樹脂等からなる融着材４９で被覆して形成してもよい。この場合、回転電機１に発生する熱により融着材４９が絶縁被膜４２よりも早く溶融するので、同じスロット３１に設置されている複数の巻線４０同士が融着材４９同士により熱接着する。その結果、同じスロット３１に設置されている複数の巻線４０が一体化し巻線４０同士が鋼体化することで、スロット３１内の巻線４０の機械的強度が向上する。

固定子コイル４は、図５に示すように、それぞれが２本の三相巻線（Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２）により形成されている。

固定子コイル４は、図６に示すように、複数の巻線４０を所定の形状に組み込んだ組み込み体４７（図７参照）を巻回してなる巻き取り体４８である。固定子コイル４を構成する巻線４０は、固定子コア３０の内周側で周方向に沿って波巻きされる形状で成形されている。

固定子コイル４を構成する巻線４０は、固定子コア３０のスロット３１に収容される直線状のスロット収容部４３と、隣り合ったスロット収容部４３同士を接続するコイルエンド４４と、を備えている。スロット収容部４３は、所定のスロット数（本実施形態では、３相×２個＝６個）ごとのスロット３１に収容されている。コイルエンド４４は、固定子コア３０の軸方向の端面から突出して形成されている。

固定子コイル４は、複数の巻線４０の両端を固定子コア３０の軸方向の端面から突出させ、かつ複数の巻線４０を周方向に沿って波状に巻装した状態で形成されている。固定子コイル４の１相は、第１の巻線部４０ａと第２の巻線部４０ｂとの端部同士を溶接により接合して形成されている。すなわち、２本の電気導体線から成形した２つの成形体の端部同士を接合して形成された一つの組体から固定子コイル４の１相が形成されている。

第１の巻線部４０ａのスロット収容部４３と第２の巻線部４０ｂのスロット収容部４３とは、同一スロット３１に収容される。このとき、第一の巻線部４０ａのスロット収容部４３と、第二の巻線部４０ｂのスロット収容部４３とは、スロット３１の深さ方向で交互に位置するように設置されている。そして、第１の巻線部４０ａと第２の巻線部４０ｂとの接合部４５は、第１の巻線部４０ａと第２の巻線部４０ｂの巻装される方向が反転するスロット収容部４３よりなる折り返し部４６に形成されている。

固定子コイル４の展開図、すなわち巻回される前の組み込み体４７の平面図を図７に示す。固定子コイル４は、互いに巻装方向が異なる第１の巻線部４０ａと第２の巻線部４０ｂとからなる組体を６組有し、６組の組体を用いて、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）×２個（倍スロット）のコイルとされている。各組体において、第１の巻線部４０ａの中性点側（または相端子側）の端部とは反対側の端部と、第２の巻線部４０ｂの相端子側（または中性点側）の端部とは反対側の端部とが、折り返し部４６よりなるスロット収容部４３を介して接続されている。各相の巻線４０の結線方法は同様である。

組み込み体４７の展開図、すなわち組み込みを行う前の成形体５１の部分平面図を図８に示す。組み込み体４７は、１２個の成形体５１を組み込んで形成される。成形体５１は後述の成形工程にて、断面が平角線であって棒状の巻線４０を図８に示す形状に屈曲させることにより成形される。

成形体５１は、互いに平行な複数の直状部４３１と、直状部４３１の隣り合うもの同士を接続するコイルエンド４４とを有する。コイルエンド４４は、両脇の直状部４３１との交点である交点部４４ｂから、直状部４３１同士の中央に向けて段差を有して軸方向に高くなり、この中央に頂点部４４ａを有する階段形状である。

固定子コイル４（巻き取り体４８）に固定子コア３０を組み付けてなる組み付け体５０の斜視図を図９に示す。組み付け体５０の外周には軸方向に積層された固定子コア３０のバックコア部３２１が表れている。巻き取り体４８は、後述の組み付け工程によって固定子コア３０に組み付けられ、この組み付け体５０が得られる。

以下、実施形態１の、固定子コイル４（巻き取り体４８）に固定子コア３０を組み付けて組み付け体５０（図９参照）とした固定子３の製造方法について説明する。なお、軸方向とは回転電機１の回転軸の軸長さ方向を意味し、径方向とは回転電機１の回転軸を中心とした円の径方向を意味し、周方向は回転電機１の回転軸を中心とした円の周方向を意味する。

＜成形工程＞
まず、１２本の電気導体線（巻線４０）から１２個の成形体５１を成形する。ここで成形する各成形体５１は、互いに平行に延びて成形体５１の長手方向に並列した複数の直状部４３１と、隣り合う直状部４３１同士を直状部４３１の一端側と他端側とで交互に連結する複数のコイルエンド４４とを有する。

図１０は、成形工程を示す概略図であり、（Ａ）は材料である巻線４０を供給した状態を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に続く工程を示す平面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）に続く工程を示す平面図である。

この成形工程では、山型治具５１１および谷型治具５１２を用いて巻線４０を屈曲させることによって成形体５１を成形する。まず、材料送りすなわち巻線４０を供給し、巻線４０を間に山型治具５１１と谷型治具５１２とを対向させるとともに、巻線４０の長さ方向においては山型治具５１１と谷型治具５１２とを交互に配置する（図１０（Ａ）参照）。続いて、対向させた山型治具５１１と谷型治具５１２とで巻線４０を挟み込んで巻線４０を屈曲させ、コイルエンド４４の形状を成形する（図１０（Ｂ）参照）。さらに、図１０（Ｃ）に示すように、対向させた山型治具５１１と谷型治具５１２とで巻線４０を挟み込んだままで、図中、中央の山型治具５１１および谷型治具５１２を下方に移動させるとともに、両脇の山型治具５１１および谷型治具５１２を中央に移動させることによって巻線４０を屈曲させ直状部４３１を成形する。

このようにして成形した成形体５１にあって、隣り合う直状部４３１同士の間隔は、成形工程で用いる山型治具５１１および谷型治具５１２の寸法によって規定されて、図８に示すようにＬ２となる。また、山型治具５１１および谷型治具５１２の形状によって、交点部４４ｂの内角θ２は直角よりも大きな角度で成形される。さらに、山型治具５１１および谷型治具５１２の形状によって、頂点部４４ａは平らではなく中央が軸方向で高い形状に成形される。

＜組み込み工程＞
１２個の成形体５１を組み込むことにより、図７に示した組み込み体４７を形成する。この組み込み体４７においては、６組の組体が組み込み体４７の長手方向に並列している。

各組体は、第１の巻線部４０ａとなる第１線部と、第２の巻線部４０ｂとなる第２線部とからなる。なお、第１線部が１個の成形体５１よりなり、第２線部も１個の成形体５１よりなる。

各組体における第１線部の端部と第２線部の端部とが溶接接合されて接合部４５とされている。なお、１２個の成形体５１を組み込んでから、各組体における第１線部の端部と第２線部の端部とを接合してもよいし、第１線部の端部と第２線部の端部とを接合して６組の組体を形成してから、この６組の組体を組み込んでもよい。

組み込み体４７における各組体は、第１線部における複数の直状部４３１と第２線部における複数の直状部４３１とがそれぞれ重ね合わされて形成された複数の直状重ね合わせ部４７１を組み込み体４７の長手方向に有する。ただし、後述の巻き取り工程の巻き始めである折り返し部４６の６個の直状部４３１および、巻き終わりの６個の直状部４３１のそれぞれは、他の直状部４３１と重ね合わされない。

＜巻き取り工程＞
組み込み体４７を折り返し部４６が軸心側に位置するように所定の巻数（たとえば、３回とか４回）だけ図示しない芯部材の周囲に巻回して、図６に示した巻き取り体４８を形成する。このとき、組み込み体４７のコイルエンド４４を所定の巻き取り半径に塑性変形させながら巻き取る。

なお、たとえば所定の曲げＲ形状の成形面を有する成形型や所定の成形ローラを用いてコイルエンド４４を曲げ成形してもよい。

巻き取り体４８は、一つの組体における複数の直状重ね合わせ部４７１が径方向に巻数分だけ積層されて形成された複数の直状積層部４８１を巻き取り体４８の周方向に有する。各直状積層部４８１においては、巻数の２倍の数の直状部４３１が重ね合わされて径方向（放射方向）に一列に並んでいる。このとき、各直状積層部４８１は、巻き取り体４８の周方向で小間隔を隔てた状態で位置している。ここで、巻き取り体４８の外径寸法は図６に示すようにＤ２である。

＜組み付け工程＞
以上のようにして得られた巻き取り体４８を固定子コア３０に組み付けて、図９に示した組み付け体５０を得る。なお、本実施形態では、従来の分割コアを用いた場合に必要であった外筒が不要であるので、外筒を焼きバメする工程が不要であり、組み付け体５０が固定子３に相当する。

図１１は、組み付け工程を示す概略図であり、（Ａ）は固定子コア３０内に巻き取り体４８を収容した状態を示す平面図であり、（Ｂ）は固定子コア３０に巻き取り体４８を組み付ける工程を説明する側断面図である。

この組み付け工程では、拡径治具５２を用いて固定子コア３０に巻き取り体４８を組み付ける。拡径治具５２は、巻き取り体４８の内径よりも小さな径の小径部５３と、固定子コア３０の内径すなわちティース部３２の先端で形成される円の径とほぼ等しい大きさの外径を有する大径部５４と、小径部５３から大径部５４へとつながるテーパ部５５と、を有する。

まず、固定子コア３の内周に沿って軸方向に巻き取り体４８を挿入し、図１１（Ａ）および（Ｂ）の状態にする。このとき、巻き取り体４８の直状積層部４８１と固定子コア３のスロット３１とが対向するように周方向の位置合わせを行う。その後、巻き取り体４８の内周に沿って軸方向に小径部５３側から拡径治具５２を挿入する。この拡径治具５２の挿入により、巻き取り体４８は、その直状積層部４８１が固定子コア３のスロット３１に収容されながら、テーパ部５５に沿って拡径される。この拡径により、コイルエンド４４は、頂点部４４ａが平らになるように変形し、交点部４４ｂの内角θ１は、拡径前の内角θ２と比べて小さく、ほぼ直角になるように変形し、コイルエンド４４の軸方向高さは拡径前よりも低くなり、直状積層部４８１の隣り合うもの同士の間隔が広がる。

拡径治具５２を挿入し、巻き取り体４８の軸方向全体にわたって拡径治具５２の大径部５４が達すると、スロット３１への直状積層部４８１の収容が完了して組み付け体５０を得る。拡径治具５２は軸方向に移動させて抜き取ればよい。以上の工程により組み付け体５０すなわち固定子３が得られる。

図１２は組み付け工程による拡径後の巻き取り体４８を示す斜視図であり、図１３は組み付け工程による拡径後の巻き取り体４８を展開した成形体５１を示す部分平面図である。

ここで、図１２に示すように、拡径後の巻き取り体４８の外径をＤ１とし、図１３に示すように、拡径後の巻き取り体４８を構成する成形体５１の、隣り合う直状部４３１同士の間隔をＬ１とする。また、上述のように、拡径前の巻き取り体４８の外径をＤ２とし、拡径前の巻き取り体４８を構成する成形体５１の、隣り合う直状部４３１同士の間隔をＬ２とすると、これらの関係は、
（Ｄ２×Ｌ１）／Ｄ１＞Ｌ２
で表される。

なお、本実施形態では、直状積層部４８１の隣り合うもの同士の間隔を広げるとともに、巻き取り体４８のコイルエンド４４の軸方向高さを低くすることによって巻き取り体４８の拡径を行う。したがって拡径前の巻き取り体４８のコイルエンド４４の軸方向高さは、拡径により低くなる分を考慮して、高く成形しておく。このようにすることにより、拡径後に、軸方向に突出するような余計なコイルエンドをなくすとともに、コイル間の隙間を小さくすることができ、外形寸法の小型化および性能向上という効果を奏する。

（実施形態２）
上述の実施形態１では、図１１（Ｂ）に示した拡径治具５２を用いて組み付け工程を実施したが、本発明はこれに限られるものではなく、別の形状の拡径治具を用いてもよい。その一例について図１４を参照して説明する。図１４は、実施形態２に係る固定子の製造方法で用いる拡径治具を示す模式図であり、（Ａ）は固定子コア３と拡径治具との係方向の位置合わせを説明する平面図であり、（Ｂ）は拡径治具による巻き取り体４８の拡径を説明する側断面図である。

この実施形態２は、図１４（Ａ）および（Ｂ）に示す拡径治具５２１を用いる以外は、実施形態１と同様である。実施形態２で用いる拡径治具５２１は、巻き取り体４８の内径よりも小さな径の小径部５３１と、固定子コア３０の内径すなわちティース部３２の先端で形成される円の径とほぼ等しい大きさの外径を有する大径部５４１と、小径部５３１から大径部５４１へとつながるテーパ部５５１と、テーパ部５５１と大径部５４１との境界付近に設けられたローラ５６１と、を有する。ローラ５６１は回転電機１の回転軸方向に回転可能に設けられており、固定子コア３０のスロット３１と同じ数のローラ５６１がスロット３１のそれぞれに対向する位置に設けられている。

この拡径治具５２１を用いた組み付け工程について説明する。まず、固定子コア３の内周に沿って軸方向に巻き取り体４８を挿入する。このとき、巻き取り体４８の直状積層部４８１と固定子コア３のスロット３１とが対向するように周方向の位置合わせを行う。その後、巻き取り体４８の内周に沿って軸方向に小径部５３１側から拡径治具５２１を挿入する。このとき、ローラ５６１が直状積層部４８１に接触して回転し、拡径治具５２１と巻き取り体４８との間の摩擦を軽減する。拡径治具５２１の挿入により、巻き取り体４８は、その直状積層部４８１が固定子コア３のスロット３１に収容されながら、テーパ部５５１に沿って拡径される。巻き取り体４８の軸方向全体にわたって拡径治具５２１の大径部５４１が達すると、スロット３１への直状積層部４８１の収容が完了して組み付け体５０を得る。拡径治具５２１は軸方向に移動させて抜き取ればよい。

以上の工程により組み付け体５０すなわち固定子３が得られる。本実施形態によればローラ５６１が拡径治具５２１と巻き取り体４８との間の摩擦を軽減し、巻き取り体４８の拡径時に直状積層部４８１の表面すなわちコイルの絶縁被膜を傷つけることがないという効果を奏する。

本発明は、電気・ハイブリッド車両に搭載する回転電機に適用することができ、その回転電機の固定子コアを分割せずに済み、回転電機の小型化、出力向上に有効である。

１ 回転電機
３ 固定子
３０ 固定子コア
３１ スロット
３２ ティース部
３３ バックコア部
４ 固定子コイル
４３ スロット収容部
４４ コイルエンド
４４ａ 頂点部
４４ｂ 交点部
４７ 組み込み体
４８ 巻き取り体
４３１ 直状部
４７１ 直状重ね合わせ部
４７２ 隙間
４８１ 直状積層部
５ 絶縁紙
５０ 組み付け体
５１ 成形体
５２、５２１ 拡径治具
５３、５３１ 小径部
５４、５４１ 大径部
５５、５５１ テーパ部
５１１ 山型治具
５１２ 谷型治具
５６１ ローラ

Claims (3)

1. 複数の相巻線が巻回された固定子コイルを、内周に複数のティース部を有する円筒状コアに組み付けてなる回転電機の固定子の製造方法であって、
   互いに平行な複数の直状部と、前記直状部の隣り合うもの同士を接続するコイルエンドとを有する複数の成形体を、電気導体線から成形する成形工程と、
   前記成形体の複数の直状部を重ね合わせて複数の直状重ね合わせ部を形成して組み込み体を形成する組み込み工程と、
   複数の前記直状重ね合わせ部が径方向に積層された複数の直状積層部を周方向に有し、前記ティース部の先端が形成する前記円筒状コアの内径よりも小さい外径の巻き取り体を形成する巻き取り工程と、
   前記直状積層部の周方向隣り合うもの同士の間に前記ティース部が位置するように前記巻き取り体を前記円筒状コア内に挿入し、前記直状積層部の周方向隣り合うもの同士の間に前記ティース部を挿入しながら該巻き取り体を拡径して、前記巻き取り体を前記円筒状コアに組み付ける組み付け工程と、
   を備え、
   前記コイルエンドは、該コイルエンドの両脇の前記直状部との交点である交点部から、該直状部同士の中央に向けて段差を有して軸方向に高くなり、該中央に頂点部を有する階段形状で構成され、
   前記組み付け工程は、前記巻き取り体の内径よりも小さな径の小径部と、前記円筒状コアの内径とほぼ等しい大きさの径の大径部と、前記小径部から前記大径部へとつながるテーパ部と、を有する拡径治具を用いて、
   前記円筒状コア内に前記巻き取り体を挿入した状態で、前記拡径治具をその小径部側から前記巻き取り体の内周に沿わせて挿入し、該拡径治具によって該巻き取り体を内側から押し広げ、
   前記交点部および前記頂点部を変形させ、前記巻き取り体の前記コイルエンドの軸方向高さを低くするとともに、前記直状積層部の隣り合うもの同士の間隔を広げることによって、前記巻き取り体を拡径して、前記巻き取り体を前記円筒状コアに組み付ける、
   ことを特徴とする固定子の製造方法。
2. 前記拡径治具が、前記大径部の外周の、前記巻き取り体の内周と接する位置であって前記直状積層部のそれぞれに対向する位置に、該拡径治具の挿入方向に回転可能なローラを有するものである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の固定子の製造方法。
3. 前記成形体の前記直状部の隣り合うもの同士の間隔をＬ２とし、
   前記巻き取り体の外径をＤ２とし、
   前記組み付け工程にて前記巻き取り体を拡径後における、前記成形体の前記直状部の隣り合うもの同士の間隔に相当する個所の寸法をＬ１とし、
   前記組み付け工程にて前記巻き取り体を拡径後における、前記巻き取り体の外径に相当する個所の寸法をＤ１としたとき、
   （Ｄ２×Ｌ１）／Ｄ１＞Ｌ２
   である、
   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。

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