JP5729368B2 - セグメントコイルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の導線を束ねた集合線から構成される、セグメントコイルの製造方法に関する。

従来から、ステータコアに組み付けるコイルとして、セグメントコイルが用いられている。セグメントコイルは、セグメントコンダクタ（ＳＣ）とも呼ばれ、ステータコアに組み付ける一連のコイルの分割体（セグメント）から構成されている。

セグメントコイルは、予め所定の形状となるように成形されている。例えば図５のように、セグメントコイル１００は、略Ｕ字形状に成形され、一対の脚部１０２ａ、１０２ｂと、脚部１０２ａ、１０２ｂを繋ぐ折り返し部１０４を備える。脚部１０２ａ、１０２ｂは、ステータコア１０６のティース１０８に差し込まれる。折り返し部１０４は、ステータコア１０６から突き出るコイルエンドとなる。

セグメントコイル１００は、下記特許文献１〜４のように、複数の導線を束ねた集合線から構成される場合がある。特許文献４では、集合線からセグメントコイルを製造するプロセスが示されている。これによると、複数の導線を束ねた集合線を圧縮成形して、隣り合う導線を固着させる。さらに、圧縮成形後の集合線を数箇所曲げて、折り返し部１０４を成形する。

特開２００８−１９３８６０号公報 特開２００８−１８６７２４号公報 特開２００９−１９９７４９号公報 特開２００９−１５３２９１号公報 特開２０１２−１６５６２４号公報

ところで、コイルエンドがステータコア１０６から大きく突き出していると、その分、ステータ全体の体格が大きくなる。コイルエンドの突出量を抑えるために、図６に示すように、折り返し部１０４の付け根にある曲げ部分１１０の曲げ半径Ｒ（曲率半径）を小さくしたいとの要望がある。

一方、圧縮成形後の集合線を曲げる場合、曲げ半径Ｒを小さくすると、曲げ応力により、集合線から導線が剥離するおそれがある。図７に示すように、固着された導線１１２，１１４を曲げると、内周側の導線１１２に圧縮応力が生じる。圧縮応力と曲げ半径Ｒは反比例関係にあり、曲げ半径Ｒの小径化に伴い、圧縮応力は増加する。圧縮応力が増加すると、図８に示すように、内周側の導線１１２の一部が座屈して撓み、固着面から剥離するおそれがある。

導線の座屈を防ぐために、例えば上記特許文献５のように、圧縮成形前、つまり、導線を固着する前に集合線を曲げることが考えられる。しかし、固着されていない集合線はばらけるおそれがある。そのため、固着までの間、ばらけないように作業者等が集合線を保持するなど、加工工程が煩雑になるおそれがある。そこで、本発明は、集合線がばらけることを抑制しつつ、曲げ半径の小径化を可能にする、セグメントコイルの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、複数の導線からなる集合線を用いたセグメントコイルの製造方法に関するものである。当該製造方法は、前記複数の導線同士が互いに摺動可能に撚り合わさった集合線を曲げ加工するステップと、前記曲げ加工された集合線を圧縮成形するステップとを備える。

また、上記発明において、さらに、前記圧縮成形された前記集合線に、絶縁膜を被覆する被覆ステップを有することが好適である。

本発明によれば、セグメントコイルの製造の際に、集合線がばらけることを抑制しつつ、曲げ半径を小径化することが可能となる。

本実施の形態に係るセグメントコイルを例示する斜視図である。 集束プロセスを例示する図である。 曲げ加工プロセスを例示する図である。 圧縮加工プロセスを例示する図である。 従来のセグメントコイルを例示する図である。 曲げ半径を説明する図である。 セグメントコイルの曲げ加工時の曲げ応力を例示する模式図である。 導線の座屈を説明する模式図である。

図１に、本実施の形態に係るセグメントコイル１０を例示する。セグメントコイル１０は、一対の脚部１２ａ，１２ｂ及び折り返し部１４を備える。

脚部１２ａ，１２ｂは、図示しないステータコアのティースに、ステータ軸方向に沿って挿入される。脚部１２ａ，１２ｂは、ステータ軸方向に沿ったティースの深さよりも長く形成されている。そのため、セグメントコイル１０をティースに差し込むと、脚部１２ａ，１２ｂの先端がティースから突出する。この突出部分を、他のセグメントコイルの脚部と溶接等により連結させる。このようにして、複数のセグメントコイルが連結されて一連のコイルとなる。また、脚部１２ａ，１２ｂは、間隔ｄだけ離間するように成形されており、それぞれ異なるティースに挿入することが可能となっている。

折り返し部１４は、脚部１２ａ，１２ｂを繋ぐ部位である。セグメントコイル１０をステータコアのティースに挿入すると、折り返し部１４は、ステータコアから突出するコイルエンドとなる。コイルエンドの突出量、すなわち折り返し部１４の高さｈは、折り返し部１４の付け根にある曲げ部分１５の曲げ半径Ｒに応じて定められる。例えば、曲げ半径Ｒが小さくなるほど、折り返し部１４の高さｈが低くなる。つまり、曲げ半径Ｒが小さくなるほど、コイルエンドの突出量が低減する。

セグメントコイル１０は、複数の導線１６ａ〜１６ｆを束ねた集合線１６から構成される。それぞれの導線１６ａ〜１６ｆは絶縁被覆されており、隣接する導線との導通を防いでいる。このように、導線を細分化することで、セグメントコイル１０に電流を流した際の渦電流損失を軽減することが可能となる。

また、セグメントコイル１０は、断面が矩形の、いわゆる平角線となるように成形されている。平角線形状にすることで、断面が円形の、いわゆる丸線と比較して、ティース内で導体が占める割合（占積率）を向上させることができる。

次に、本実施形態に係るセグメントコイル１０の製造方法について説明する。セグメントコイル１０の製造方法は、集束ステップ、曲げ加工ステップ、圧縮成形ステップ、及び被覆ステップを含んで構成されている。

集束ステップでは、図２に示すように、複数の導線１６ａ〜１６ｆを束ねて集合線１６を形成する。ここで、集合線１６は、複数の導線１６ａ〜１６ｆを緩締状態で撚り合わせることで形成される。言い換えると、複数の導線１６ａ〜１６ｆが互いに摺動可能となるように、複数の導線１６ａ〜１６ｆが緩く撚り合わされる。

撚り合わせのパターンは、図２に例示するような、三つ編みのパターンであってよい。三つ編みの代わりに、二つ編みや四つ編みであってもよい。また、図２に例示するように、六本の導線１６ａ〜１６ｆを三つ編みにする場合、二本の導線をペアにして、三つのペアを編み込むようにしてもよい。

曲げ加工ステップでは、集合線１６を所定形状に曲げる加工を行う。例えば、後述する図４で示したプレス機のダイ（凹工具）２２の加工型２６に挿入可能な形状となるように、集合線１６を、セグメントコイル１０の概形に成形する。

曲げ加工では、例えば、図３に示すように、曲げピン１８に沿って集合線１６を曲げる。図１で示した、セグメントコイル１０の曲げ部分１５を成形する際には、曲げピン１８の半径は、曲げ部分１５の曲げ半径Ｒとなるように構成される。

上述したように、本実施形態に係る集合線１６では、複数の導線１６ａ〜１６ｆが互いに摺動可能に撚り合わされている。したがって、曲げ加工において集合線１６が曲げられた際に、曲げ応力を軽減するように、複数の導線１６ａ〜１６ｆが互いに摺動する。例えば、内周側の導線１６ａ〜１６ｄは、圧縮応力を受けて、外周側に移動する（逃げる）。また、外周側の導線１６ｅ、１６ｆは、引っ張り応力を受けて、自身の導線を、曲げ部分１５側に寄せる。

このように、本実施形態では、曲げ加工の際に個々の導線が固着されていないので、集合線１６が曲げられたときに、導線１６ａ〜１６ｆが互いに摺動し、曲げ応力が軽減される。曲げ応力が軽減されることから、曲げ部分１５の曲げ半径Ｒを小さくしても、内周側の導線の座屈を防ぐことができる。

また、複数の導線１６ａ〜１６ｆは撚り合わされていることから、固着前であっても、集合線１６が個々の導線１６ａ〜１６ｆにばらけることが防止される。

圧縮成形ステップでは、図４に示すように、セグメントコイル１０の形状に沿ったダイ２２及びパンチ２４を用いて圧縮成形を行う。曲げ工程を経てセグメントコイル１０の概形に成形された集合線１６は、ダイ２２の加工型２６に配置され、圧縮成形される。圧縮成形により、隣り合う導線が固着される。

被覆ステップでは、圧縮成形後の集合線の外周面を、絶縁膜で被覆する。圧縮成形時に、個々の導体１６ａ〜１６ｆに被覆されていた絶縁皮膜が剥離するおそれがあり、被覆ステップにて、集合線１６の外周面に露出した導体を被覆する。被覆は、例えばディッピング（ディップ塗装）によって行う。

１０ セグメントコイル、１２ 脚部、１４ 折り返し部、１５ 曲げ部分、１６ 集合線、１６ａ〜１６ｆ 導線、１８ 曲げピン、２２ ダイ、２４ パンチ、２６ 加工型。

Claims (2)

1. 複数の導線からなる集合線を用いたセグメントコイルの製造方法であって、
   前記複数の導線同士が互いに摺動可能に撚り合わさった集合線を曲げ加工するステップと、
   前記曲げ加工された集合線を圧縮成形するステップとを備えることを特徴とする、
   セグメントコイルの製造方法。
2. 請求項１記載の、セグメントコイルの製造方法であって、
   さらに、前記圧縮成形された前記集合線に、絶縁膜を被覆する被覆ステップを有することを特徴とする、セグメントコイルの製造方法。

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