JP6468124B2 - 回転電機の製造方法とその回転電機に用いられるステータの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機の製造方法とその回転電機に用いられるステータの製造装置に関するものである。

近年、電動機、発電機などの回転電機において、小型高出力化及び高品質化が求められている。そのためトルク脈動が抑えられ、高出力化が可能な分布巻構造のステータを有する回転電機が要望されている。

分布巻構造のコイル配置として、同心巻構造と重ね巻構造のものがある。同心巻構造のコイル配置は、コイル組立装置による自動生産が容易であるが、コイルエンドが同心状に配置されており、大きなコイルエンドを有するため、回転電機の大型化の原因となっていた。一方、重ね巻構造のコイル配置では、コイルを螺旋状に配置させる重ね巻構造はコイルエンドの干渉が小さくステータの小型化を図ることができるが、コイル組立装置による自動化が困難であるという問題があった。

そこで、特許文献１に記載の回転電機では、コイル組立装置に重ね巻構造でコイルを配置する際、２グループの複数からなるコイルを準備し、これらのコイルを２段に重ねることでコイルをステータコア上に重ね巻構造に配置し、重ね巻構造のステータを製造していた。また、特許文献２では、コイル組立装置を用いてステータコアにコイルを配置する際、外径側から内径側に向かって複数のコイルを集合させ、それぞれのコイルの接合部分同士を結線することで重ね巻構造のステータを製造していた。

特開２０１３−１２３３９号公報 特開２０１４−１８０１３８号公報

従来の回転電機の製造方法にあっては、複数のコイルをステータコアに配置した後、コイル同士を結線することにより重ね巻構造のステータを製造していた。このような回転電機の製造方法にあっては、複数のコイルを１本の導体線を用いて、連続的に製造することが難しく、コイルをステータに挿入した後に、複数のコイルを結線するための結線工程が煩雑になるという課題があった。

本発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、１本の導体線で連続的に複数のコイルの製造が可能であり、かつ、煩雑な結線工程が不要であることで、重ね巻構造のステータを容易に製造可能な回転電機の製造方法を提供することを目的としている。

本発明に係る回転電機の製造方法にあっては、円環状のヨーク部と、ヨーク部の内径側に設けられた内径中心に向かう凸部である複数のティースと、隣接する２つのティースの隙間である複数のスロットと、を有する円環状のステータコアを備える回転電機の製造方法であって、巻枠に導体線を複数回巻回して環状のコイルを形成し、コイルを複数個連続して形成することでコイルが複数個連なったコイル体を形成する、コイル体形成工程と、コイル体を放射状に配置して放射状コイル体とし、軸方向に平行に延びる第１のブレードを円周方向に複数配列してなる第１のブレード群を有する円筒形状のコイル体保持ツールを用いて、コイル体保持ツールの先端部であって各々の隣接する第１のブレード間に形成される隙間である第１の引掛隙間にコイルの各々の一側部が保持されるように放射状コイル体をセットする、コイルセット工程と、複数の第１のブレードに対応して複数配列された第２のブレード群を有するツイストツールを用いて、各々の隣接する第２のブレード間に形成される隙間である第２の引掛隙間にコイルの各々の他側部が保持されるようにツイストツールをコイル体保持ツールに対向させ、コイルの一側部から少なくとも１つ以上の第１の引掛隙間間隔だけ離れた位置に他側部を周方向に移動させるようにツイストツールを回転させ、ツイストツールに保持された各々の他側部を第１の引掛隙間に挿入させてコイル体保持ツールに網目状コイルアセンブリを形成する、ツイスト工程と、ステータコアをコイル体保持ツールの先端部にセットする、ステータコアセット工程と、各々の一側部及び他側部を対応するそれぞれのスロットに挿入させるように、網目状コイルアセンブリをステータコアに挿入する、インサート工程とを含む。

本発明に係る回転電機の製造方法においては、複数のコイルを連続的に製造可能であり、煩雑な結線工程が不要な重ね巻構造のステータを備えた回転電機を容易に製造できる。

実施の形態１に係る回転電機の製造方法により製造された回転電機の右半分のみ断面で示す片側断面図である。 実施の形態１に係る回転電機の製造方法により製造された回転電機のステータの平面図である。 実施の形態１に係る回転電機の製造方法により製造された回転電機のステータの部分断面図である。 実施の形態１に係る回転電機の製造方法により製造された回転電機のステータの製造工程を示すブロック図である。 実施の形態１に係るコイル体を製造するための巻枠の斜視図である。 実施の形態１に係る巻枠の正面図である。 実施の形態１に係る順方向に巻回したコイルを製造する際の巻枠の拡大図である。 実施の形態１に係る逆方向に巻回したコイルを製造する際の巻枠の拡大図である。 コイル体が完成した際の巻枠の斜視図である。 コイル体の斜視図である。 コイル組立装置の概略図である。 コイル体保持ツール、ツイストツール及びストリッパを詳細に説明する斜視図である。 コイル体が放射状に配置されてなる放射状コイル体を示す斜視図である。 コイルセット工程における３相分の放射状コイル体をコイル体保持ツールにセットする際の配置を説明するための斜視図である。 コイルセット工程における放射状コイル体の保持方法の説明図である。 ツイスト工程におけるコイル組立装置の概略図である。 実施の形態１に係るツイスト工程を説明するためのコイル体保持ツールの断面で見た説明図である。 実施の形態１に係るツイスト工程の開始直前におけるコイル体保持ツールにセットされた放射状コイル体の上面図である。 実施の形態１に係るツイスト工程の終了直後におけるコイル体保持ツールに保持された網目状コイルアセンブリの上面図である。 実施の形態１に係るツイスト工程の終了直後におけるコイル体保持ツール上での網目状コイルアセンブリの上面図の部分拡大図である。 ステータコアセット工程におけるコイル組立装置の概略図である。 インサート工程におけるストリッパの動作の説明図である。 インサート工程を詳細に説明するための部分断面図である。 実施の形態２に係る製造方法により製造された回転電機のステータの平面図である。 実施の形態２に係る回転電機の製造方法により製造された回転電機のステータの断面図である。 実施の形態２に係るツイスト工程を説明するためのコイル体保持ツールの断面で見た説明図である。

以下、本発明に係る回転電機及び回転電機の製造方法について、以下のように方向を定義して説明する。周方向は、ステータの周方向であり、軸方向はステータの厚み方向である。また、内径方向とはステータの外周からステータの中心に向かう方向である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る回転電機の製造方法により製造された回転電機１００の右半分のみの断面で示す片側断面図である。図１において、回転電機１００は、有底円筒状のフレーム２およびフレーム２の開口部を塞口する端板３を有するハウジング１と、フレーム２の円筒部に内嵌状態に固着されたステータ１０とフレーム２の底部及び端板３にベアリング４を介して回転可能に配設されたロータ５とを備えている。

ロータ５は、ロータ５が回転するための回転軸５１と、回転軸５１に固着されたロータコア５２を備える。ロータコア５２の外周面側には、例えば、周方向に所定のピッチで埋設された磁極を構成する永久磁石５３が設けられている。ステータ１０は、ステータコア１１と、ステータコア１１に装着された複数のコイルからなるステータコイル２０とから構成されている。

次に、ステータ１０の構成について具体的に図２及び図３を参照しつつ説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る回転電機１００の製造方法により製造されたステータ１０の平面図である。また、図３は、本発明の実施の形態１に係る回転電機１００の製造方法により製造されたステータ１０の部分断面図である。

図２及び図３に示すように、積層された電磁鋼板からなるステータコア１１には、ステータコイル２０から発生する磁束を通す円環状に形成されたヨーク部１４と、ヨーク部１４の内径方向への凸部である複数のティース１５とが設けられている。

隣接するティース１５の間には、ティース１５が有する凸部の隙間であるスロット１６が形成されている。スロット１６の内側には、スロットセル１２が設けられている。スロットセル１２は、ステータコイル２０とステータコア１１とを電気的に絶縁する。さらに、スロット１６には、ステータコイル２０がスロット１６に挿入された部分であるコイル挿入部２１が設けられている。ウェッジ１３は、スロット１６の開口部に設けられており、コイル挿入部２１の飛び出しを防止する。

ロータ５は、永久磁石型ロータに限らない。例えば、絶縁処理を施していないロータ導体をロータコアのスロットに収納した後、両側を短絡環で短絡し、かご形のロータにしたものを用いてもよい。また、永久磁石を用いたロータ、あるいは、かご形のロータの代わりに、絶縁処理を施した導体線をロータコアのスロットに装着した巻線形のロータを使用してもよい。

スロットセル１２は、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂またはメタ系アラミド繊維などの絶縁材料で構成されたものである。ウェッジ１３は、スロット１６からコイル挿入部２１の飛び出し防止用にくさびで固定する。ウェッジ１３は、スロットセル１２と同様に、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂またはメタ系アラミド繊維などの絶縁材料で構成されたものである。

図３に示すように、２つのコイル挿入部２１が１箇所のスロット１６に挿入されており、２つのコイル挿入部２１が同一のスロット１６を共有する構造となっている。

次に、ステータ１０の製造方法について説明する。図４は、ステータ１０の製造工程を示すブロック図である。図４に示すように、ステータ１０は、以下のような工程を経て製造される。まず、コイル体形成工程６００において、巻枠を用いて複数の環状のコイルが連なったコイル体を形成する。次に、コイルセット工程７００において、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の３体のコイル体を放射状に配置した放射状コイル体をコイル体保持ツールにセットする。さらに、ツイスト工程８００において、ツイストツールを用いて放射状コイル体をツイストして、網目状コイルアセンブリを形成する。そして、ステータコアセット工程９００において、ステータコア１１をセットする。最後に、インサート工程１０００において、ツイスト工程８００にて形成された網目状コイルアセンブリをステータコア１１に挿入する。

コイル体形成工程６００を説明するに当たり、コイル体の製造に用いる巻枠について説明する。図５は、コイル体を製造するための巻枠６０の斜視図である。図５に示すように順方向巻枠６１と逆方向巻枠６２とが交互に配置されている。コイル体は、複数個の環状のコイルが１本の導体線により形成されたものである。巻枠６０には、順方向巻枠６１及び逆方向巻枠６２が交互に設けられている。順方向巻枠６１の巻方向は、逆方向巻枠６２の巻方向と逆方向である。順方向巻枠６１及び逆方向巻枠６２との間には、必要な間隔だけ渡り線のための隙間が設けられている。このように、渡り線を設けることで、後に説明するコイルセット工程７００にて、コイル体を放射状に配置することができる。

図６は、巻枠６０の正面図である。巻枠６０には、巻き始める際に導体線を固定するためのピン６１１が設けられている。図６に示すように、順方向巻枠６１には、コイル体の巻き倒れの防止のための巻枠壁６１２，６１３，６１４が設けられている。巻枠壁６１２と巻枠壁６１３からなる隙間に、導体線を巻きつける巻芯６１５が形成される。同様に、巻枠壁６１３と巻枠壁６１４からなる隙間にも、導体線を巻きつけるための巻芯６１６が形成される。

順方向巻枠６１と同様に、逆方向巻枠６２には、コイル体の巻き倒れの防止のための巻枠壁６２２，６２３，６２４が設けられている。巻枠壁６２２と巻枠壁６２３からなる隙間に、導体線を巻きつける巻芯６２５が形成される。同様に、導体線を巻きつける巻芯６２６が巻枠壁６２３と巻枠壁６２４からなる隙間に形成される。なお、巻芯６１５、巻芯６１６、巻芯６２５及び巻芯６２６に巻きつける回数は、適宜変更してもよいのは言うまでもない。

図７は、本発明の実施の形態１に係る順方向に巻回したコイル２０１を製造する際の巻枠６０の拡大図である。図６及び図７に示すように、巻枠壁６１２の上部には、切り欠き部６３１が設けられている。切り欠け部６３１を介して、導体線２００は、巻枠壁６１２の外側から巻枠壁６１２，６１３間の隙間に移動する。同様に、巻枠壁６１３の上部には、切り欠き部６３２が設けられている。切り欠き部６３２を介して、導体線２００は、巻枠壁６１２，６１３間の隙間から巻枠壁６１３，６１４間の隙間に移動できる。さらに、巻枠壁６１４の上部には、切り欠き部６３３が設けられている。切り欠き部６３３を介して、導体線２００は、巻枠壁６１３，６１４間の隙間から巻枠壁６１４の外側に移動できる。

図８は、本発明の実施の形態１に係る逆方向に巻回したコイルを製造する際の巻枠６０の拡大図である。また、図７と同様、図８に示すように、巻枠壁６２２の上部にも、順方向巻枠６１から逆方向巻枠６２に導体線２００を移動させるための切り欠き部６３４が設けられている。図８に矢印で示す方向に回転させ、導体線２００を巻芯６２５に複数回巻きつける。ここで、図７と図８に示す巻枠６０の回転方向は互いに反対である。

図９は、コイル体が完成した際の巻枠６０の斜視図である。図１０は、コイル体２２の斜視図である。図９に示すように巻枠６０の巻回を完了した後、図１０に示すように、巻枠６０からコイル体２２を取り外す。１本の導体線２００から構成された１６個のレーストラック形状のコイル２０１からなるコイル体２２が完成する。ここで、コイル２０１は、巻芯６４に導体線を複数回巻回することで、レーストラック形状に形成される。すなわち、コイル２０１は、２つの平行な直線部と外側に凸の滑らかな曲線でその２つの直線部を連結する曲線部とを有する。なお、各相それぞれにコイル体２２を設け、各相を構成するコイル体はそれぞれ、１本の導体線により形成されている。なお、コイル２０１は、レーストラック形状に限らず、円環状あるいは四角環状でもよく、環状に形成されていればよい。コイル体２２が１本の導線２００からなることで、複数のコイル２０１を連続的に製造することができる。

以下で、回転電機１００に用いられるステータの製造装置としてのコイル組立装置１００１は、以下に説明するコイルセット工程７００、インサート工程８００、ステータコアセット工程９００、及びインサート工程１０００にて用いられる。

ひとまず、コイルセット工程７００について説明する前に、コイル組立装置１００１の構成について詳細に説明する。図１１は、コイル組立装置１００１の概略図で、後述する放射状コイル体２３がセットされた状態を示している。図１１に示すようにコイル組立装置１００１には、コイル体保持ツール７１を載置するためのブレード台１００２が設けられている。ブレード台１００２には、軸方向に平行に延出する複数のブレード７２からなるコイル体保持ツール７１が載置される。コイル体支持具７３は、放射状コイル体２３を保持する。ツイスト駆動部１００３は、ツイストツール８１を上下方向と周方向に駆動する駆動力となる。ストリッパ駆動部１００４は、ストリッパ９１を上下方向に駆動する駆動力となる。制御部１００５は、ツイスト駆動部１００３及びストリッパ駆動部１００４を制御する。

なお、制御部１００５は、ツイストツール８１のツイストする幅を制御する。ここで、制御部１００５は、外部からツイストする間隔の読み出しを行う。ツイストする幅の読み出しは、外部からの入力に限らず、制御部１００５が有する記憶部（図示せず）に予め記憶させたものを読み出してもよい。

図１２は、コイル体保持ツール７１、ツイストツール８１及びストリッパ９１を詳細に説明する斜視図である。コイル体保持ツール７１は、円筒形の底部と底部から軸方向に平行に延出するブレード７２とを有する。複数のブレード７２は、円筒形の円周方向に沿って配置される。また、隣接する各々のブレード７２間に引掛隙間が形成される。コイル体保持ツール７１が有する引掛隙間の個数は、ステータコア１１が有するスロット１６の個数と同じである。また、隣接する各々のブレード７２間の引掛隙間の周方向の幅は、スロット１６の幅と対応している。

ツイストツール８１は、ステータコア１１が有するスロット１６と同数の引掛隙間を有する。ツイストツール８１には、複数のツイストバー８２が円筒形の円周方向に沿って配列されている。ここで、隣接する各々のツイストバー８２間の引掛隙間の幅は、隣接する各々のブレード７２間の引掛隙間の幅と同一である。

ストリッパ９１は、円筒形に形成されている。軸方向に延出する複数の各々のストリッパバー９２が、ストリッパ９１の円筒形の円周方向に沿って複数個配列されている。各々のストリッパバー９２は、隣接する各々のブレード７２間の引掛隙間に対応するように設けられている。その結果、各々のストリッパバー９２は、隣接する各々のブレード７２間の引掛隙間に嵌め合わされる。

次に、コイルセット工程７００について、図１１から図１５を用いて説明する。図１３は、コイル体２２が放射状に配置されてなる放射状コイル体２３を示す斜視図である。図１４は、コイルセット工程７００における３相分の放射状コイル体２３をコイル体保持ツール７１にセットする際の配置を説明するための斜視図である。図１５は、コイルセット工程７００における放射状コイル体２３の保持方法の説明図である。

まず、コイルセット工程７００では、図１３に示すように、コイル体２２を構成する各々のコイル２０１を放射状に展開して、放射状コイル体２３を形成する。次に、図１４に示すようにＵ相の、Ｖ相、Ｗ相の放射状コイル体２３をそれぞれ順にコイル体保持ツール７１に挿入する。図１４において、放射状コイル体２３Ｕは、Ｕ相用であり、放射状コイル体２３Ｖは、Ｖ相用であり、放射状コイル体２３Ｗは、Ｗ相用である。なお、各相の放射状コイル体２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗについて、コイル体保持ツール７１に挿入する順番を適宜変更してもよいのは言うまでもない。なお、以下では、必要に応じて、各相の放射状コイル体２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗを一括して放射状コイル体２３と簡潔に呼ぶものとする。

ここで、図１５に示すように、放射状コイル体２３をコイル体保持ツール７１に挿入した際、放射状コイル体２３は、ストリッパ９１により保持されている。ここで、放射状コイル体２３の各々のコイル２０１の片側部分は、ブレード７２間の引掛隙間に挿入されている。

図１５（ａ）に示す放射状コイル体２３を支えるためにストリッパ９１を用いてもよいし、図１５（ｂ）に示すように、放射状コイル体２３を支えるコイル体支持具７３を別途用意してもよい。また、ストリッパ９１とコイル体支持具７３を両方使用してもよい。

なお、以下では、コイル２０１の一側部及び他側部を以下のように定義して、説明を行う。一側部とは、コイルセット工程７００にてコイル２０１がブレード７２の引掛隙間に挿入された片側部分である。他側部とは、コイル２０１の一側部以外の部分である。例えば図１５において、一側部は、放射状コイル体２３の下半分であり、他側部は、その上半分である。

次に、ツイスト工程８００について説明する。図１６は、ツイスト工程８００におけるコイル組立装置１００１の概略図である。ここでは、図１６に示すように、放射状コイル体２３は、コイル体支持具７３及びストリッパ９１に支持されている。次に、図１６に示すように、ツイストツール８１が、コイル体保持ツール７１に接するように近付けられる。ここで、放射状コイル体２３の各々のコイル２０１は、その一側部がブレード７２間の引掛隙間に挿入され、その他側部がツイストバー８２間の引掛隙間に挿入される。

図１７は、実施の形態１に係るツイスト工程８００を説明するためのコイル体保持ツール７１の断面で見た説明図である。まず、図１７（ａ）は、コイルセット工程７００の終了直後の状態を示している。放射状コイル体２３の各々のコイル２０１の一側部が、コイル体保持ツール７１のそれぞれの引掛隙間に挿入されている。図１７（ｂ），（ｃ）は、ツイスト工程８００の途中の状態を示し、図１７（ｄ）は、ツイスト工程８００の終了時の状態を示している。

次に、図１７（ｂ）に示すように各々のツイストバー８２を対応するブレード７２に対向させる。ここで、放射状コイル体２３の各々のコイル２０１の他側部が、ツイストバー８２間の引掛隙間に挿入される。

次に、図１７（ｃ）に示すようにツイストツール８１を例えば６引掛隙間分だけツイストバー８２の周方向に回転させる。これによりツイストツール８１に挿入されたそれぞれのコイル２０１は６引掛隙間分だけ回転する。以下に、「ツイストする」とは、コイル２０１の一側部を固定した状態で他側部を変形させ、一側部から所定引掛隙間分だけ離間して挿入される位置に他側部を配置することを意味する。

最後に、図１７（ｄ）のようにツイストバー８２に挿入されたコイル２０１の他側部をツイストバー８２間の引掛隙間から外す。次に、コイル２０１の他側部を押下することで、コイル２０１の他側部がブレード７２間の引掛隙間に挿入される。ここで、ツイストツール８１の回転状態を維持した状態で他側部を挿入している。その結果、コイル２０１の他側部は、その一側部から６引掛隙間分だけ離間したブレード７２間の引掛隙間に挿入される。

図１８は、本発明の実施の形態１に係るツイスト工程８００の開始直前におけるコイル体保持ツール７１にセットされた放射状コイル体２３の上面図である。なお、既に上述しているように、ここでの放射状コイル体２３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３体の放射状コイル体２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗから構成されている。この放射状コイル体２３は、コイル体保持ツール７１に載置されている。図１９は、本発明の実施の形態１に係るツイスト工程８００の終了直後におけるコイル体保持ツールに７１に保持された網目状コイルアセンブリ２４の上面図である。図１９では、放射状コイル体２３がツイスト工程８００を経ることで、３相分の放射状コイル体２３がツイストされて、網目状コイルアセンブリ２４が形成されている。

ツイスト工程８００におけるコイル組立装置１００１の動作についてさらに詳細に説明する。まず、図１６に示すように、ツイスト駆動部１００３は、制御部１００５に制御され、ツイストツール８１を押し下げる。ここでは、放射状コイル体２３が有するそれぞれのコイル２０１の他側部が、ツイストバー８２間の引掛隙間に挿入される。ツイスト駆動部１００３は、制御部１００５により制御され、ツイストツール８１を回転させる。ツイストツール８１を回転させた後、コイル体保持ツール７１から離間させるように、ツイストツール８１を押し上げる。ここで、ツイストツール８１を押し上げる際、ツイストバー８２の引掛隙間に挿入されたコイル２０１の他側部は、ツイストツール８１による他側部の回転を維持したまま、各々のブレード７２間の引掛隙間に挿入される。すなわち、その一側部に対してコイル２０１の他側部は、複数引掛隙間だけ離間したブレード７２の引掛隙間に挿入されることになる。これによって、３相分の放射状コイル体２３は、ツイストされた網目状コイルアセンブリ２４に形成される。

図２０は、本発明の実施の形態１に係るツイスト工程８００の終了直後におけるコイル体保持ツール７１上での網目状コイルアセンブリ２４の上面図の部分拡大図である。図２０における枠線２４ａは、図１９に示した網目状コイルアセンブリ２４の一部分である。図２０に示すように、矢印で示した部分がツイストされて左右に分割されている。ここでは、周方向時計回りを正の方向として、図面左側の矢印２０１ａは、矢印２０１ｃに対して（−３）引掛隙間分だけ離間した位置に移動している。図面右側に示す矢印２０１ｂは、矢印２０１ｃに対して（＋３）引掛隙間分だけ離間した位置に移動している。すなわち、コイル２０１は、合計６引掛隙間分だけ周方向に離間した位置に移動する。このように、複数引掛隙間だけ離れた位置にコイル２０１の一側部が移動するようにコイル２０１を変形させることができる。

以上のように、ツイスト工程８００では、コイル体保持ツール７１及びツイストツール８１を用いて放射状コイル体２３のコイル２０１をツイストする。また、ツイストツール８１には、放射状コイル体２３をツイストするためのツイストツール８１が設けられている。ここでツイストツール８１をコイル体保持ツール７１に対して６引掛隙間分だけ回転させることで、放射状コイル体２３のコイル２０１の一側部を他側部から例えば６引掛隙間分だけ離間したツイストバー８２間の引掛隙間に挿入する。その後、放射状コイル体２３のコイルの他側部を下部に押し下げ、対応するブレード７２間の引掛隙間に挿入する。これによって、３相分の放射状コイル体２３がツイストされた網目状コイルアセンブリ２４が完成する。

次に、ステータコアセット工程９００について説明する。図２１は、ステータコアセット工程９００におけるコイル組立装置１００１の概略図である。ツイスト工程８００が完了した後、コアセット台１００６にステータコア１１を載置する。また、ステータコア１１の浮きを防ぐために、ストッパ１００７をステータコア１１上に設ける。

ステータコアセット工程９００におけるコイル組立装置１００１の動作について説明する。まず、コアセット台１００６にステータコア１１を載置する。この際、ステータコアの中心が、コイル組立装置１００１の中心である図２１に示す点線と一致するように調整する。次に、ストッパ１００７をステータコアのコアセット台１００６と接する面と対向する面に載置する。すなわち、ここで、ステータコア１１は、コアセット台１００６及びストッパ１００７により挟持される。

最後に、インサート工程１０００について説明する。図２２は、インサート工程１０００におけるストリッパ９１の動作の説明図である。図２２に示すようにストリッパ９１を押上げることで、網目状コイルアセンブリ２４は、ステータコア１１に挿入される。図２３は、インサート工程１０００を詳細に説明するための部分断面図である。

隣接する各々のブレード７２間の引掛隙間は、図２３に示すようにティース１５の内径側に設けられた開口部のピッチよりも狭くなるように形成されている。これによって、隣接するブレード７２間の引掛隙間に挿入されたコイル２０１が、それぞれのスロット１６に挿入される。さらに、コイル体２２をステータコア１１に挿入する際に用いるストリッパ９１が設けられている。具体的には、図２３に示すように、テーパ面９３は、ブレード７２の引掛隙間に保持された網目状コイルアセンブリ２４をステータコア１１に挿入する。すなわち、ステータコア１１に網目状コイルアセンブリ２４が挿入され、ステータコイル２０となる。最後に、コイル挿入部２１の飛び出し防止するためのウェッジ１３を挿入する。

インサート工程１０００におけるコイル組立装置１００１の動作について詳細に説明する。図２１及び図２２に示すように、ストリッパ駆動部１００４は、制御部１００５に制御され、網目状コイルアセンブリ２４の下部からステータコア１１に向かってストリッパ９１を押し上げる。図２２に示すそれぞれの網目状コイルアセンブリ２４の図面左側の曲線部がステータコア１１の図面上部の端面に向かって挿入され、ステータコア１１の上部に達すると網目状コイルアセンブリ２４の図面右側の曲線部がステータコア１１の図面下部の端面に挿入される。ここで、図２２に示す通りストリッパ９１がさらに押し上げられる際、ストリッパバー９２に設けられたテーパ面９３によって、コイル体保持ツール７１に保持された網目状コイルアセンブリ２４のコイル２０１が、ステータコア１１の対応するスロット１６に挿入される。なお、図２２における網目状コイルアセンブリ２４とステータコア１１の縦横比は、実寸法を表したものではなく、模式的に表現したものである。

以上のとおり、ステータ１０の製造方法を説明した。次に、このようにして得られたステータ１０にロータ５を挿入し、ベアリング４を介してロータ５が回転可能となるようにハウジング１に収納することで、回転電機が製造できる。

実施の形態１における回転電機１００の製造方法及びその回転電機１００に用いられるステータの製造装置について説明を行った。以上の構成から、ツイストツール８１により放射状コイル体２３をツイストし、網目状コイルアセンブリ２４をステータコア１１に挿入するので、容易に重ね巻構造のステータを製造することができる。さらに、このステータを用いた回転電機を製造することができる。

実施の形態２．
図２４は、実施の形態２に係る製造方法により製造された回転電機のステータの平面図である。図２５は、実施の形態２に係る回転電機の製造方法により製造された回転電機のステータの断面図である。各々のスロット１６にコイル体２２のそれぞれのコイル挿入部２１が１つ挿入される構造である。図２５において、Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４は、Ｕ相を構成するものであり、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は、Ｖ相を構成するものであり、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４は、Ｗ相を構成するものである。なお、同じ記号で表現されているスロット挿入部２１には、同じコイル体２２が挿入されていることを示している。例えば、Ｕ１に挿入されているコイルの他側部は、６スロット間隔だけ離れたスロット１６に挿入されている。図中、同一符号は、同一または相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

実施の形態２に係る回転電機の製造方法においては、実施の形態１に係る回転電機１００の製造方法と比べ、コイルセット工程とツイスト工程とが異なる。そのため、コイルセット工程とツイスト工程とについてのみ説明を行う。なお、実施の形態１と同一もしく対応する部分については、その説明を省略する。

実施の形態２のコイルセット工程について説明する。実施の形態１のコイルセット工程７００では、各々のコイル２０１が全てのブレード７２間の引掛隙間に挿入されている。一方、実施の形態２のコイルセット工程では、各々のコイルがブレード７２間の引掛隙間に１つ飛ばしに挿入されるように、放射状コイル体２３をコイル体保持ツール７１に載置する。

次に実施の形態２のツイスト工程について説明する。図２６は、実施の形態２に係るツイスト工程を説明するためのコイル体保持ツール７１の断面で見た説明図である。図２６（ａ）は、コイルセット工程終了直後の状態を示している。図２６（ｂ），（ｃ）は、ツイスト工程の途中の状態を示し、図２６（ｄ）は、ツイスト工程の終了時の状態を示している。

図２６（ｂ）に示すように各々のツイストバー８２を対応するブレード７２に対向させる。ここで、放射状コイル体２３の各々のコイル２０１の他側部が、ツイストバー８２の引掛隙間に挿入される。次に、図２６（ｃ）に示すようにツイストツール８１を例えば６引掛隙間分だけツイストバー８２の周方向に回転させる。これによりツイストバー８２間の引掛隙間に挿入されたコイル２０１は、その一側部がその他側部に対して６引掛隙間分だけ周方向に回転する。最後に、図２６（ｄ）のように、ツイストバー８２間の引掛隙間に挿入されたコイル２０１の他側部をツイストバー８２間の引掛隙間から外し、コイル２０１の他側部を押下して、コイル２０１の他側部をブレード７２間の引掛隙間に挿入する。ここで、ツイストツール８１の回転状態を維持した状態で他側部を挿入している。その結果、コイル２０１の他側部は、その一側部から６引掛隙間分だけ離間したブレード７２間の引掛隙間に挿入される。以上で、放射状コイル体２３は、網目状コイルアセンブリ２４に形成される。図中、同一符号は、同一または相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

ツイスト工程終了時において、実施の形態１では、図１７（ｄ）に示す通り、ブレード７２の引掛隙間に２つのコイル２０１が挿入されていたが、実施の形態２では、図２６（ｄ）に示す通り、それぞれの引掛隙間に１つのコイル２０１が挿入されることとなる。図中、同一符号は、同一または相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

以上、実施の形態２に係る回転電機の製造方法及びその回転電機に用いられるステータの製造装置について説明を行った。以上の構成からコイル挿入部２１は、コイル２０１を１つだけ有する構成であるので、用いる導体線２００を減らすことができ、軽量化を図ることが可能である。

なお、本発明の実施の形態１，２では、ステータコア１１のスロット数を４８個、ステータコイル２０を三相モータに用いるものとして説明を行ったが、スロット数及び相の数を変更してもよい。また、本発明の実施の形態１，２では、ツイストツール８１をコイル体保持ツール７１の下に設けているが、ツイストツール８１をコイル体保持ツール７１の上に設けてもよい。また、ツイストツール８１とコイル体保持ツール７１を上下方向で対向させる代わりに、ツイストツール８１とコイル体保持ツール７１を左右方向で対向させてもよいのは言うまでもない。さらに、本発明の実施の形態１，２では、６引掛隙間分ツイストしたが、ツイストする際の引掛隙間数を任意に変更してもよいのは言うまでもない。

ステータコア １１
ティース １５
スロット １６
コイル体 ２２
放射状コイル体 ２３
網目状コイルアセンブリ ２４
導体線 ２００
コイル ２０１
コイル体保持ツール ７１
ブレード ７２
ツイストツール ８１
ツイストバー ８２
ストリッパ ９１
コイル形成工程６００
コイルセット工程 ７００
ツイスト工程 ８００
ステータコアセット工程 ９００
インサート工程 １０００
ツイスト駆動部 １００３
ストリッパ駆動部 １００４
制御部 １００５

Claims (5)

1. 円環状のヨーク部と、前記ヨーク部の内径側に設けられた内径中心に向かう凸部である複数のティースと、隣接する２つの前記ティースの隙間である複数のスロットと、を有する円環状のステータコアを備える回転電機の製造方法であって、
   巻枠に導体線を複数回巻回して環状のコイルを形成し、前記コイルを複数個連続して形成することで前記コイルが複数個連なったコイル体を形成する、コイル体形成工程と、
   前記コイル体を放射状に配置して放射状コイル体とし、軸方向に平行に延びる第１のブレードを円周方向に複数配列してなる第１のブレード群を有する円筒形状のコイル体保持ツールを用いて、前記コイル体保持ツールの先端部であって各々の隣接する前記第１のブレード間に形成される隙間である第１の引掛隙間に前記コイルの各々の一側部が保持されるように前記放射状コイル体をセットする、コイルセット工程と、
   複数の前記第１のブレードに対応して複数配列された第２のブレード群を有するツイストツールを用いて、各々の隣接する前記第２のブレード間に形成される隙間である第２の引掛隙間に前記コイルの各々の他側部が保持されるように前記ツイストツールを前記コイル体保持ツールに対向させ、前記コイルの一側部から少なくとも１つ以上の前記第１の引掛隙間間隔だけ離れた位置に前記他側部を周方向に移動させるように前記ツイストツールを回転させ、前記ツイストツールに保持された各々の前記他側部を前記第１の引掛隙間に挿入させて前記コイル体保持ツールに網目状コイルアセンブリを形成する、ツイスト工程と、
   前記ステータコアを前記コイル体保持ツールの前記先端部にセットする、ステータコアセット工程と、
   各々の前記一側部及び他側部を対応するそれぞれの前記スロットに挿入させるように、前記網目状コイルアセンブリを前記ステータコアに挿入する、インサート工程と
   を含むことを特徴とする回転電機の製造方法。
2. 前記放射状コイル体は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３体からなることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の製造方法。
3. 前記コイルセット工程において、
   各相の前記放射状コイル体を構成するそれぞれの前記コイルが、全ての前記第１の引掛隙間に挿入されることを特徴とする請求項２に記載の回転電機の製造方法。
4. 前記コイルセット工程において、
   各相の前記放射状コイル体のそれぞれの前記コイルが、前記第１の引掛隙間に１つおきに挿入されることを特徴とする請求項２に記載の回転電機の製造方法。
5. 円環状のヨーク部と、前記ヨーク部の内径側に設けられた内径中心に向かう凸部である複数のティースと、隣接する２つの前記ティースの隙間である複数のスロットと、を有する円環状のステータコアを備える回転電機に用いられるステータの製造装置であって、
   円筒形状に形成されており、軸方向に延びる第１のブレードを前記円筒形状の円周方向に複数配列してなる第１のブレード群を有し、環状のコイルが放射状に配置されてなる放射状コイル体を複数の前記コイルの各々の一側部が各々の隣接する前記ブレード間に形成された第１の引掛隙間に保持する、コイル体保持ツールと、
   複数の前記第１のブレードに対応して複数配列された複数の第２のブレードからなる第２のブレード群を有し、前記コイル体保持ツールに対して回転させることで前記放射状コイル体を網目状コイルアセンブリに成形するツイストツールと、
   前記ツイストツールを駆動するツイスト駆動部と、
   前記網目状コイルアセンブリを前記ステータコアに挿入するためのストリッパと、
   前記ストリッパを駆動するストリッパ駆動部と、
   前記ストリッパ駆動部及び前記ツイスト駆動部を制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、各々の前記第２の引掛隙間にそれぞれの前記コイルの他側部を挿入させるように、前記ツイストツールを移動させ、予め設定された前記スロットの間隔だけ前記ツイストツールを周方向に回転させ、さらに、各々の前記第２の引掛隙間に挿入されたそれぞれの前記コイルの他側部を前記第１の引掛隙間に押下して挿入させることで、前記網目状コイルアセンブリが形成されるように、前記ツイスト駆動部を制御し、
   前記ツイスト駆動部を制御した後に、前記網目状コイルアセンブリが形成された前記コイル保持体ツールの中央を通って軸方向に前記ストリッパを移動させることで、前記コイル体保持ツールの先端部にセットされたステータコアに前記網目状コイルアセンブリが挿入させるように、前記ストリッパ駆動部を制御すること
   を特徴とする回転電機に用いられるステータの製造装置。

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