JP7079709B2 - 波巻コイルの挿入方法及び波巻コイル - Google Patents

Description

本発明は、波巻コイルの挿入方法及び波巻コイルに関する。

従来、ストレート状のスロット収容導体部と、隣り合うスロット収容導体部を連結するコイルエンド導体部と、で構成される周方向展開相コイルを複数本並列した１層分の周方向展開コイルを、ステータコアの内径側からスロットに対して、挿入治具を用いて１層分同時に挿入することにより、ステータコイルを製造することが知られている（特許文献１参照）。

特許第５２９８５５６号公報

上記従来の技術は、複数本の周方向展開相コイルにより構成される１層分の周方向展開コイルの各スロット収容導体部を、全てのスロットに同時に挿入するため、周方向展開コイルを保持する挿入治具の配置スペースは、１層分のスロット収容導体部の配列ピッチ間の極めて狭小なスペースに制限されてしまう。従って、挿入治具は、狭小なスペースに挿入するために細幅状に形成せざるを得ず、剛性を保つことが困難である、という問題があった。また、ステータコアが小径になる程、スロット収容導体部の配列ピッチが狭小となるため、波巻コイルを挿入することが困難になる、という問題があった。特に、平角導線を用いたコイルでは上記の課題が顕著であった。

そこで、本発明は、挿入治具のための十分な配置スペースを確保でき、小径なステータコアにも挿入可能な波巻コイルの挿入方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、ステータコアの１周分の長さを有するコイルユニットを、編み込む必要がなく、且つ、ステータコアにコイル線材を順次１本ずつ挿入していくだけで容易に組立てすることができる波巻コイルを提供することを目的とする。

（１） 本発明に係る波巻コイルの挿入方法は、複数並列配置されてステータコア（例えば、後述のステータコア５０）のスロット（例えば、後述のスロット５２）に挿入されるストレート部（例えば、後述のストレート部１１）と、隣り合う前記ストレート部の端部（例えば、後述の上端部１１ａ、下端部１１ｂ）同士を連結する複数のターン部（例えば、後述のターン部１２）と、をそれぞれ有するＮ本（Ｎは２以上の自然数）のコイル線材（例えば、後述のコイル線材１０）により構成され、前記ストレート部がそれぞれ異なる前記スロット内の径方向の同一位置に配置されることにより、前記ステータコアの１周分の長さを有する１層分のコイルユニット（例えば、後述のコイルユニット１Ａ、１Ｂ）が形成され、前記コイルユニットが前記ステータコアの径方向に複数積層されるように挿入される、波巻コイル（例えば、後述の波巻コイル２）の挿入方法であって、１本以上Ｎ本未満の前記コイル線材の前記ストレート部を、前記スロットの開口部（例えば、後述の開口部５２１）から底部（例えば、後述の底部５２２）に向けて径方向に移動させることにより、１本以上Ｎ本未満の前記コイル線材を前記スロットに挿入する挿入工程を有し、前記挿入工程を複数回繰り返し、Ｎ本の前記コイル線材の前記ストレート部をそれぞれ異なる前記スロット内に配置させると共に、Ｎ本の前記コイル線材の前記ターン部同士を重ねることにより、１層分の前記コイルユニットを前記スロットに挿入する。

上記（１）に記載の方法によれば、波巻コイルのうちの１層を形成する際に、１層分のコイルユニットを構成する複数本のコイル線材を、複数回に分けてスロットに挿入するので、１層分のコイルユニットの全てのコイル線材を同時にスロットに挿入する場合よりも、挿入治具の配置スペースを容易に確保できる。即ち、全てのコイル線材を同時挿入する方法では、コイル線材や挿入治具の構成が成立しない。例えば、１本ずつ挿入する場合、Ｎ本すべてを同時挿入する場合に比べて略Ｎ倍の挿入治具の配置スペースを確保することができる。そのため、小径のステータコアにも挿入可能となる。また、スロットの開口部が径方向内側に配置されるステータコアのスロットに１層分のコイルユニットを１本ずつ挿入する場合、全てのコイル線材を同時挿入する場合のような内径側の層のコイル線材が、外径側の層のコイル線材の縮径スペースを確保するために余分に縮径する必要がない。これにより、コイル線材の縮径代を最小限に抑えることができるため、挿入過程におけるコイル線材への負荷を低減できる。

（２） （１）に記載の波巻コイルの挿入方法において、前記ターン部は、２つの斜行部（例えば、後述の斜行部１２１）と１つの頂部（例えば、後述の頂部１２２）とを有し、前記２つの斜行部のうちの一方は、前記ストレート部に対して前記ステータコアの径方向外側にオフセットして配置される外側部位（例えば、後述の外側部位１２１ａ）を構成すると共に、前記２つの斜行部のうちの他方は、前記ストレート部に対して前記ステータコアの径方向内側にオフセットして配置される内側部位（例えば、後述の内側部位１２１ｂ）を構成し、前記挿入工程を複数回繰り返して１層分の前記コイルユニットを前記スロットに挿入する際に、Ｎ本の前記コイル線材の前記ターン部の前記外側部位同士及び前記内側部位同士を、それぞれ前記ステータコアの周方向にずらしながら、Ｎ本の前記コイル線材のターン部同士を重ねることが好ましい。

上記（２）に記載の方法によれば、各コイル線材の斜行部同士が径方向に干渉しないので、得られる１層分のコイルユニットの径方向の厚みを抑えることができ、その結果、波巻コイルの径方向の厚みを抑えることができる。

（３） （１）又は（２）に記載の波巻コイルの挿入方法において、１層分の前記コイルユニットを前記スロットに挿入する複数回の前記挿入工程を１単位挿入工程とし、前記１単位挿入工程を更に複数回繰り返すことにより、スロット内で複数の前記コイルユニットを径方向に積層し、前記スロット内の最も開口部（例えば、後述の開口部５２１）側に配置される前記コイルユニットを前記スロットへ挿入する前記１単位挿入工程において、前記コイル線材の前記ストレート部を径方向に移動させる際に、前記コイル線材を前記スロットの底部（例えば、後述の底部５２２）側への変形移動によって前記スロット内に挿入するようにしてもよい。

上記（３）に記載の波巻コイルの挿入方法によれば、スロット内の最も開口部側のコイルユニットを挿入する前に、他のコイルユニットは既にスロット内に配置されているため、コイル線材の挿入方向の変形は１層分の変形代で良く、変形量を最小限にとどめることができる。

（４） （３）に記載の波巻コイルの挿入方法において、前記スロット内の最も前記開口部側に配置される前記コイルユニットを前記スロットへ挿入する際、前記コイル線材を前記スロットの底部側への弾性復元力によって前記スロット内に挿入し、前記スロット内に既に配置される前記コイルユニットのうちの最も前記開口部側の前記コイルユニットに接触させるようにしてもよい。

上記（４）に記載の波巻コイルの挿入方法によれば、スロットの最も開口部側に挿入されるコイルユニットのコイル線材が、弾性復元力によって突っ張ることにより、それよりもスロット内の底部側に隣り合うコイルユニットをスロット内に保持できるため、各層のコイルユニットのコイル線材が径方向に飛び出すことを防止できる。

（５） 本発明に係る波巻コイルは、複数並列配置されてステータコア（例えば、後述のステータコア５０）のスロット（例えば、後述のスロット５２）に挿入されるストレート部（例えば、後述のストレート部１１）と、隣り合う前記ストレート部の端部（例えば、後述の上端部１１ａ、下端部１１ｂ）同士を連結する複数のターン部（例えば、後述のターン部１２）と、を有するコイル線材（例えば、後述のコイル線材１０）を複数本用いて構成される波巻コイル（例えば、後述の波巻コイル２）であって、複数本の前記コイル線材のそれぞれの前記ストレート部が、それぞれ異なる前記スロット内の径方向の同一位置に配置可能に設けられると共に、前記ステータコアの１周分以下の長さを有する１層分のコイルユニットを、前記ステータコアの径方向に複数積層することにより構成される。

上記（５）に記載の波巻コイルによれば、ステータコアの１周分以下の長さを有するコイルユニットとすることで、コイル線材を編み込む必要がなく、且つ、ステータコアにコイル線材を順次１本ずつ挿入していくだけで容易に組立てすることが可能である。

（６） （５）に記載の波巻コイルにおいて、前記ターン部は、２つの斜行部（例えば、後述の斜行部１２１）と１つの頂部（例えば、後述の頂部１２２）とを有し、前記２つの斜行部のうちの一方は、前記ストレート部に対して前記ステータコアの径方向外側にオフセットして配置される外側部位（例えば、後述の外側部位１２１ａ）を構成する共に、前記２つの斜行部のうちの他方は、前記ストレート部に対して前記ステータコアの径方向内側にオフセットして配置される内側部位（例えば、後述の内側部位１２１ｂ）を構成し、前記２つの斜行部のオフセット方向が、積層方向に隣り合う前記コイルユニットで互いに反対方向になるように、前記コイルユニットを前記ステータコアの径方向に複数積層することにより構成されることが好ましい。

上記（６）に記載の波巻コイルによれば、隣り合う層を構成するコイルユニットのターン部同士が干渉しないので、コイルユニットを複数積層して得られる波巻コイルの径方向の厚みを抑えることができる。

（７） （５）又は（６）に記載の波巻コイルにおいて、前記ステータコアの径方向に複数積層された前記コイルユニットのうち、前記スロット内の最も開口部（例えば、後述の開口部５２１）側に配置される前記コイルユニットは、前記コイル線材が前記スロットの底部（例えば、後述の底部５２２）側への変形移動を伴って前記スロット内に配置されているものでもよい。

上記（７）に記載の波巻コイルによれば、スロット内の最も開口部側のコイルユニットを挿入する前に、他のコイルユニットは既にスロット内に配置されているため、コイル線材の径方向の変形は１層分の変形代で良く、変形量を最小限にとどめることができる。

（８） （７）に記載の波巻コイルにおいて、前記スロット内の最も前記開口部側に配置される前記コイルユニットは、前記スロットの底部側への弾性復元力によって、それよりも前記スロット内の底部側に隣り合う前記コイルユニットに接触していてもよい。

上記（８）に記載の波巻コイルによれば、スロットの最も開口部側に挿入されるコイルユニットのコイル線材が、弾性復元力によって突っ張ることにより、それよりもスロットの底部側に隣り合うコイルユニットをスロット内に保持できるため、各層のコイルユニットのコイル線材が径方向に飛び出すことを防止できる。

（９） （５）～（８）のいずれかに記載の波巻コイルにおいて、前記斜行部は、一端部が前記ストレート部の前記端部に連結される第１の線材部分（例えば、後述の第１の線材部分１２３）と、前記第１の線材部分の他端部から前記頂部に向けて延びる前記第２の線材部分（例えば、後述の第２の線材部分１２４）と、を有し、前記第１の線材部分の前記ストレート部に対する傾斜角度（例えば、後述のθ１）は、前記第２の線材部分の前記ストレート部に対する傾斜角度（例えば、後述のθ２）よりも大きいことが好ましい。

上記（９）に記載の波巻コイルによれば、斜行部の根元とステータコアの軸方向の端面との間に、隙間が形成されるため、隣接する斜行部との間に挿入治具を配置させるための配置スペースを更に大きく確保することができる。

本発明によれば、挿入治具のための十分な配置スペースを確保でき、小径のステータコアにも挿入可能な波巻コイルの挿入方法を提供することができる。
また、本発明によれば、ステータコアの１周分の長さを有するコイルユニットを、編み込む必要がなく、且つ、ステータコアにコイル線材を順次１本ずつ挿入していくだけで容易に組立てすることができる波巻コイルを提供することができる。

本発明に係る波巻コイルが挿入されるステータコアの一実施形態を示す平面図である。 本発明に係る波巻コイルを構成する１層分のコイルユニットの第１形態を示す平面図である。 図２に示すコイルユニットを構成する１本のコイル線材を示す部分正面図である。 図３に示すコイル線材の平面図である。 図３に示すコイル線材が２本並列した状態を示す正面図である。 図５に示すコイル線材の平面図である。 図３中のＸ部の拡大図である。 １層目のコイルユニットのうちの１本目のコイル線材がスロットに挿入される前の状態を示す斜視図である。 １層目のコイルユニットのうちの１本目のコイル線材がスロットに挿入された後の状態を示す斜視図である。 １層目のコイルユニットのうちの２本目のコイル線材がスロットに挿入される前の状態を示す斜視図である。 １層目のコイルユニットのうちの２本目のコイル線材がスロットに挿入された後の状態を示す斜視図である。 １層目のコイルユニットがスロットに挿入された後の状態を示す斜視図である。 本発明に係る波巻コイルを構成する１層分のコイルユニットの第２形態を示す平面図である。 図１３に示すコイルユニットを構成するコイル線材が２本並列した状態を示す正面図である。 図１４に示すコイル線材の平面図である。 ２層目のコイルユニットのうちの１本目のコイル線材がスロットに挿入される前の状態を示す斜視図である。 ２層目のコイルユニットのうちの１本目のコイル線材がスロットに挿入された後の状態を示す斜視図である。 ２層目のコイルユニットがスロットに挿入された後の状態を示す斜視図である。 ８層分のコイルユニットがスロットに挿入されて波巻コイルが構成された状態を示す斜視図である。 スロット内の各相のコイル線材におけるストレート部の配列状態を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
先ず、本発明に係る波巻コイルが挿入されるステータコアの一実施形態について、図１を用いて説明する。
ステータコア５０は、中央に円形の軸孔５１を有する六角柱状に形成される。軸孔５１の内周側には、後述の波巻コイルが装着される複数のスロット５２が、ステータコア５０の周方向（Ｄ１方向に沿う方向）に沿って均等間隔で放射状に配列されている。各スロット５２は、ステータコア５０の軸方向（図１における紙面に対する垂直方向）に貫通している。また、各スロット５２は、径方向（Ｄ２方向に沿う方向）の内側の軸孔５１に開放する開口部５２１から、径方向の外側に配置される底部５２２に向けて凹設された溝状にそれぞれ形成されている。このステータコア５０は、７２個のスロット５２を備え、各スロット５２に後述の波巻コイルが挿入されることにより、７２スロットのステータを構成する。

次に、このステータコア５０のスロット５２に挿入される波巻コイルについて説明する。図２は、本発明に係る波巻コイルを構成する１層分のコイルユニットの一形態を示す平面図である。
本発明に係る波巻コイルは、ステータコア５０の１周分に相当する１層分のコイルを構成するコイルユニットが、ステータコア５０のスロット５２内で、径方向に複数積層されることにより構成される。波巻コイルを構成する複数層のコイルユニットは１層毎に分割され、それぞれ独立している。なお、通常、コイルユニットは、スロット５２に挿入される際に巻回状態とされるが、図２に示すコイルユニット１Ａは、一平面上に広げられた状態を示している。

図２に示すコイルユニット１Ａは、複数本のコイル線材１０により構成される。このコイルユニット１Ａは、波巻コイルにおいて奇数層を構成する。１本のコイル線材１０は、ステータの１つの相に対応する。本実施形態に示すコイルユニット１Ａは、Ｕ１及びＵ２の２つのＵ相と、Ｖ１及びＶ２の２つのＶ相と、Ｗ１及びＷ２の２つのＷ相と、に対応する３相６本のコイル線材１０により構成される。コイルユニット１Ａにおける６本のコイル線材１０は、略同一の波型形状を有する。また、コイルユニット１Ａは、ステータコア５０の周方向の１周分の長さを有する。コイルユニット１Ａを構成する６本のコイル線材１０は、ステータコア５０の軸方向（Ｄ３方向に沿う方向）の位置を同一に揃えると共に、ステータコア５０の周方向（Ｄ１方向）に１スロット分ずつずらして、紙面奥側から手前側にかけて、編み込まれることなく順次重ねられている。この構成により、コイルユニット１Ａは、ステータコア５０のスロット５２内に、コイル線材１０を順次１本ずつ挿入するだけで組立て可能になる。

コイル線材１０について、更に図３～図６を参照して詳細に説明する。図３は、図２に示すコイルユニットを構成する１本のコイル線材を示す部分正面図である。図４は、図３に示すコイル線材の平面図である。図５は、図３に示すコイル線材が２本並列した状態を示す正面図である。図６は、図５に示すコイル線材の平面図である。
コイル線材１０は、銅やアルミ等の断面矩形状の導体と、その導体の外表面を覆う絶縁被覆とからなる平角線により形成される。コイル線材１０は、ステータコア５０の周方向に沿って所定の間隔をおいて並列される複数のストレート部１１と、隣り合うストレート部１１、１１の端部同士を山型状に連結する複数のターン部１２と、を有し、ステータコア５０の周方向に長尺な波型形状に形成される。

ストレート部１１は、ステータコア５０のスロット５２内に挿入される部位であり、スロット５２の軸方向の長さと同一又は僅かに長く形成される。本実施形態に示す１本のコイル線材１０は、図２に示すように１２本のストレート部１１を有する。１本のコイル線材１０における１２本のストレート部１１は、隣り合うストレート部１１、１１の間に５スロット分の間隔をおいて並列配置される。

１本のコイル線材１０において、１２本のストレート部１１は、このコイル線材１０がステータコア５０のスロット５２内に挿入された際、スロット５２内における１２本のストレート部１１の径方向（スロット５２の深さ方向）の位置は、全て同一となる。即ち、コイル線材１０を一平面上に展開した場合、１２本のストレート部１１は全て同一平面上に配列されるように形成されている。

ターン部１２は、１本のコイル線材１０において隣り合うストレート部１１、１１同士を、ステータコア５０の軸方向の両外側で連結する。具体的には、ターン部１２は、隣り合うストレート部１１、１１の上端部１１ａ、１１ａ同士又は下端部１１ｂ、１１ｂ同士を、ステータコア５０の周方向に沿って交互に連結するように設けられる。

ターン部１２は、２つの斜行部１２１、１２１と、１つの頂部１２２と、を有する。斜行部１２１の一端は、ストレート部１１の上端部１１ａ又は下端部１１ｂと一体に連結されている。１つのターン部１２を構成する２つの斜行部１２１、１２１は、ストレート部１１、１１との連結部位から互いに近づく方向に斜め上方又は斜め下方に延びている。頂部１２２は、２つの斜行部１２１、１２１の他端同士が一体に連結することにより形成される。

図４に示すように、各ターン部１２の２つの斜行部１２１、１２１のうちの一方は、ストレート部１１の位置に対してステータコア５０の径方向外側（Ｄ２方向、図３における紙面奥側）にオフセットして配置される外側部位１２１ａを構成する。同様に、各ターン部１２の２つの斜行部１２１、１２１のうちの他方は、ストレート部１１の位置に対してステータコア５０の径方向内側（Ｄ２方向と反対方向、図３における紙面手前側）にオフセットして配置される内側部位１２１ｂを構成する。図３、図４に示すコイル線材１０において、外側部位１２１ａは、ターン部１２を構成する２つの斜行部１２１、１２１のうち、頂部１２２を境にしてＤ１方向（図示右側）に配置される斜行部１２１により構成され、内側部位１２１ｂは、その反対方向（図示左側）に配置される斜行部１２１により構成される。

コイル線材１０は、両端部にコイル端末部１３、１３を有する。コイル端末部１３は、図示しない駆動回路と電気的に接続される部位であり、両端部に配置されるストレート部１１、１１の上端部１１ａ、１１ａにそれぞれ連結される。コイル端末部１３は、ストレート部１１の上端部１１ａと連結される１つの斜行部１３１と、この斜行部１３１の上端に連結されて上方に延びる端子部１３２と、を有する。２つのコイル端末部１３、１３の各斜行部１３１、１３１は、ストレート部１１に対して同一方向（図２における左方向）に傾斜している。コイル端末部１３は、ストレート部１１に対してステータコア５０の径方向にオフセットしていない。即ち、コイル線材１０を一平面上に展開した場合、斜行部１３１、端子部１３２及びストレート部１１は、全て同一平面上に配列されるように形成されている。

図２に示す１層分のコイルユニット１Ａは、同一構造の上記コイル線材１０が６本並列されることにより構成される。ここで、６本のうちの２本のコイル線材１０、１０が並列された状態について、図５、図６を用いて説明する。
２本のコイル線材１０、１０は、１本目のコイル線材１０の上に、２本目のコイル線材１０を、ステータコア５０の周方向に１スロット分ずらすことにより並列して重ねられる。図５では、紙面手前側に配置される２本目のコイル線材１０が、紙面奥側に配置される１本目のコイル線材１０に対して、Ｄ１方向（図示右方向）に１スロット分ずれて重ねられている。従って、１本目のコイル線材１０のストレート部１１と２本目のコイル線材１０のストレート部１１とは、ステータコア５０の隣り合うスロット５２、５２にそれぞれ挿入されることになる。

２本のコイル線材１０、１０がステータコア５０の周方向に対応するＤ１方向にずれて重ねられることにより、各コイル線材１０、１０のターン部１２、１２同士もずれて重ねられる。即ち、図５に示すように、各ターン部１２、１２の頂部１２２、１２２は、Ｄ１方向に１スロット分だけずれる。このとき、図６に示すように、各ターン部１２の外側部位１２１ａを構成する斜行部１２１と内側部位１２１ｂを構成する斜行部１２１とが、相互に組み合わされる。このため、１本目のコイル線材１０に２本目のコイル線材１０をステータコア５０の径方向に重ねる際、１本目のコイル線材１０のターン部１２における内側部位１２１ｂは、２本目のコイル線材１０のターン部１２における内側部位１２１ｂに対して周方向にずれることにより、ステータコア５０の軸方向の外側（Ｄ３方向に沿う上側）にそれぞれ重なるように配置され、１本目のコイル線材１０のターン部１２における外側部位１２１ａは、２本目のコイル線材１０のターン部１２における外側部位１２１ａに対して周方向にずれることにより、ステータコア５０の軸方向の内側（Ｄ３方向に沿う下側）にそれぞれ重なるように配置される。

その結果、２本のコイル線材１０、１０を一平面上に展開した場合、図６に示すように、各コイル線材１０、１０の各ターン部１２、１２の外側部位１２１ａ、１２１ａ同士及び内側部位１２１ｂ、１２１ｂ同士は、全て同一平面上に配列される。また、全てのストレート部１１及びコイル端末部１３も、全て同一平面上に配列される。このため、複数のコイル線材１０、１０を径方向に重ねても、コイル線材１０、１０同士が互いに干渉し合うことがなく、積層方向の厚みを抑えることができる。同様にして、６本全てのコイル線材１０を順次重ねることにより、図２に示す１層分のコイルユニット１Ａが形成される。

なお、図７に示すように、コイル線材１０のターン部１２において、各斜行部１２１は、第１の線材部分１２３と、第２の線材部分１２４と、をそれぞれ有する。図７は、ストレート部１１の上端部１１ａに連結されるターン部１２の一方の斜行部１２１を示しているが、他方の斜行部１２１も左右対称に同様の構成を有する。また、ストレート部１１の下端部１１ｂに連結されるターン部１２の各斜行部１２１、１２１も上下対称に同様の構成を有する。

第１の線材部分１２３は、斜行部１２１においてストレート部１１側に配置される部位である。第１の線材部分１２３の一端は、ストレート部１１の上端部１１ａ（又は下端部１１ｂ）に連結される。一方、第２の線材部分１２４は、斜行部１２１において頂部１２２側に配置される部位である。第２の線材部分１２４は、第１の線材部分１２３の他端から頂部１２２に向けて延び、第１の線材部分１２３と頂部１２２とを連結する。

第１の線材部分１２３と第２の線材部分１２４とは、ストレート部１１に対する傾斜角度が相違する。第１の線材部分１２３のストレート部１１に対する傾斜角度θ１は、第２の線材部分１２４のストレート部１１に対する傾斜角度θ２よりも大きい。これにより、図５、図７に示すように、斜行部１２１の根元とステータコア５０の軸方向の端面５０ａとの間に、拡張された隙間Ｓが形成される。この隙間Ｓは、より剛性の高い挿入治具（図示せず）を配置させるための配置スペースとなる。

次に、図８～図１２を参照して、先ず、ステータコア５０のスロット５２に、１層分のコイルユニット１Ａを挿入する方法について説明する。なお、コイルユニット１Ａ及びコイル線材１０をスロット５２に挿入する際には、挿入治具（図示せず）が使用されるが、以下の説明では省略する。
本発明において、１層分のコイルユニット１Ａをスロット５２に挿入する際、６本のコイル線材１０の全てのストレート部１１を一度にスロット５２に挿入せず、複数回に分けてスロット５２に挿入する。即ち、１層分のコイルユニット１ＡがＮ本（Ｎは２以上の自然数）のコイル線材１０により構成される場合、１本以上Ｎ本未満のコイル線材１０のストレート部１１をスロット５２に挿入する挿入工程を複数回繰り返すことにより、１層分のコイルユニット１Ａを構成する全て（本実施形態では６本）のコイル線材１０をスロット５２に挿入する。

以下においては、コイル線材１０をスロット５２に１本ずつ挿入する挿入工程を６回繰り返すことにより、１層分のコイルユニット１Ａをスロット５２に挿入する場合について説明する。しかし、本実施形態の場合、スロット５２に対して１度に挿入するコイル線材１０の本数は、１本以上６本未満であればよい。従って、例えば、コイル線材１０を２本ずつ挿入する挿入工程を３回繰り返す等のように、１度に複数本のコイル線材１０を挿入してもよい。

先ず、１本目のコイル線材１０を、ステータコア５０の軸孔５１よりも小径となるように縮径させて円形に巻回させ、軸孔５１内に挿入する（図８）。
次いで、巻回した縮径状態のコイル線材１０を弾性変形、もしくは塑性変形によって拡径させ、１２本のストレート部１１をスロット５２の開口部５２１から底部５２２に向けて径方向に移動させることにより、スロット５２に挿入する。このとき、１２本のストレート部１１は、５つおきのスロット５２にそれぞれ挿入される。各ターン部１２は、ステータコア５０の軸方向の両外側にそれぞれ突出して配置される。また、コイル端末部１３、１３は、ステータコア５０の軸方向外側の同一側（本実施形態では上側）に突出して配置される（図９）。

１本目のコイル線材１０がスロット５２に挿入された後、２本目のコイル線材１０を、１本目と同様、ステータコア５０の軸孔５１よりも小径となるように縮径させて円形に巻回させ、軸孔５１内に挿入する（図１０）。
次いで、巻回した縮径状態のコイル線材１０を弾性変形、もしくは塑性変形によって拡径させ、１本目と同様にして、１２本のストレート部１１をスロット５２の開口部５２１から底部５２２に向けて径方向に移動させることにより、スロット５２に挿入する。このとき、１２本のストレート部１１は、１本目のコイル線材１０のストレート部１１に対して、周方向の１つ右隣りのスロット５２にそれぞれ挿入される。これにより、各ターン部１２、１２同士及びコイル端末部１３、１３同士は、図５、図６に示したように重なり合って配置される（図１１）。

同様にして、１本ずつのコイル線材１０を、１スロット分ずつ周方向の右隣りにずらしながらスロット５２に挿入する工程を６回繰り返すことにより、６本のコイル線材１０からなる１層分のコイルユニット１Ａがスロット５２に挿入される（図１２）。このときのコイルユニット１Ａの全てのストレート部１１は、各スロット５２における径方向外側の同一位置（最も底部５２２側の位置）に配置される。

このように、波巻コイルのうちの１層分を形成する際に、１層分のコイルユニット１Ａを構成する複数本のコイル線材１０を、複数回に分けてスロット５２に挿入するので、１層分のコイルユニット１Ａの全てのコイル線材１０を同時にスロット５２に挿入する場合に比べて、挿入治具（図示せず）の配置スペースを容易に確保することができる。このようにコイル線材１０を１本ずつ挿入する場合、６本全てを同時挿入する場合に比べて略６倍の挿入治具の配置スペースを確保することができる。そのため、小径のステータコアにも挿入可能となる。また、図７に示したように、本実施形態に示すコイル線材１０は、重ねられたコイル線材１０、１０の隣接する斜行部１２１、１２１の間に、挿入治具の配置スペースが大きく確保されるため、コイル線材１０をスロット５２へ挿入する際の作業性がより良好となる。また、コイル線材１０を１層分ずつ、好ましくは１本ないし複数本ずつ挿入することで、挿入過程における変形量・変形応力を低減することができ、これにより、挿入装置を小型かつ安価にすることが可能である。

波巻コイルは、１層分のコイルユニットをスロット５２に挿入する上記の工程を１単位挿入工程とし、この１単位挿入工程を上記同様にして複数回繰り返すことにより、コイルユニットを径方向の内側に向けて、２層目（偶数層）、３層目（奇数層）、・・・という具合に複数積層することにより構成される。ここで、波巻コイルの偶数層を構成するコイルユニット１Ｂについて、図１３～図１５を参照して説明する。図１３は、本発明に係る波巻コイルを構成する１層分のコイルユニットの他の一形態を示す平面図である。図１４は、図１３に示すコイルユニットを構成するコイル線材が２本並列した状態を示す正面図である。図１５は、図１４に示すコイル線材の平面図である。

偶数層を構成するコイルユニット１Ｂは、奇数層を構成するコイルユニット１Ａと実質的に同一構造であるが、複数のコイル線材１０を重ねる際のずらし方向が、コイルユニット１Ａと反対方向となるように構成される点で、コイルユニット１Ａと相違する。即ち、図１４に示すように、コイルユニット１Ｂのうちの２本のコイル線材１０、１０が重ねられる際、紙面手前側に配置される２本目のコイル線材１０は、紙面奥側に配置される１本目のコイル線材１０に対して、Ｄ１方向と反対方向（図示左方向）に１スロット分ずれて重ねられる。

また、各コイル線材１０のターン部１２の２つの斜行部１２１、１２１において、頂部１２２に対して図示左側に配置される斜行部１２１が外側部位１２１ａを構成し、図示右側に配置される斜行部１２１が内側部位１２１ｂを構成している。即ち、ターン部１２を構成する２つの斜行部１２１、１２１のオフセット方向は、奇数層を構成するコイルユニット１Ａにおけるコイル線材１０の２つの斜行部１２１、１２１のオフセット方向と反対方向となるように形成されている。このため、重ねられた２本のコイル線材１０、１０の各ターン部１２が相互に組み合わされる際、１本目のコイル線材１０のターン部１２における内側部位１２１ｂは、２本目のコイル線材１０のターン部１２における内側部位１２１ｂに対して周方向にずれることにより、ステータコア５０の軸方向の内側（Ｄ３方向に沿う下側）にそれぞれ重なるように配置され、１本目のコイル線材１０のターン部１２における外側部位１２１ａは、２本目のコイル線材１０のターン部１２における外側部位１２１ａに対して周方向にずれることにより、ステータコア５０の軸方向の外側（Ｄ３方向に沿う上側）にそれぞれ重なるように配置される。

次に、１層目のコイルユニット１Ａ（奇数層）の内側に、２層目のコイルユニット１Ｂ（偶数層）を積層する方法（２回目の１単位挿入工程）について、図１６～図１８を用いて説明する。
偶数層を構成するコイルユニット１Ｂも、奇数層を構成するコイルユニット１Ａと同様に、コイル線材１０を複数回に分けてスロット５２に挿入する。ここでも、コイルユニット１Ａと同様、コイル線材１０を１本ずつ６回に分けてスロット５２に挿入する場合について説明する。

先ず、１本目のコイル線材１０を、ステータコア５０の軸孔５１よりも小径となるように縮径させて円形に巻回させ、軸孔５１内に挿入する（図１６）。
次いで、巻回した縮径状態のコイル線材１０を弾性変形、もしくは塑性変形により拡径させ、１２本のストレート部１１をスロット５２の開口部５２１から底部５２２に向けて径方向に移動させることにより、スロット５２に挿入する。このとき、１２本のストレート部１１は、１層目のコイルユニット１Ａの１本目のコイル線材１０のストレート部１１に対して、周方向左側へ５スロット飛びのスロット５２にそれぞれ挿入される（図１７）。

１本目のコイル線材１０がスロット５２に挿入された後は、残り５本のコイル線材１０を、１本目と同様にして、周方向の１つずつ左隣りのスロット５２に順次挿入することにより、６本のコイル線材１０からなる２層目のコイルユニット１Ｂがスロット５２に挿入される（図１８）。このときのコイルユニット１Ｂの全てのストレート部１１は、各スロット５２における径方向の同一位置に配置される。このストレート部１１の位置は、１層目のコイルユニット１Ａのストレート部１１に対して、径方向の内側（スロット５２の開口部５２１側）に配置される。

同様にして、２層目のコイルユニット１Ｂ（偶数層）の更に内側に、コイルユニット１Ａ（奇数層）、コイルユニット１Ｂ（偶数層）、・・・を交互に順次積層することにより、ステータコア５０のスロット５２に、複数層（本実施形態では８層）のコイルユニット１Ａ、１Ｂが挿入されて積層される。即ち、１単位挿入工程を８回繰り返すことにより、ステータコア５０のスロット５２に、８層分のコイルユニット１Ａ、１Ｂからなる波巻コイル２が装着される（図１９）。

奇数層を構成するコイルユニット１Ａと偶数層を構成するコイルユニット１Ｂとは、各ターン部１２の２つの斜行部のオフセット方向を異ならせているので、積層方向に隣り合うコイルユニット１Ａ、１Ｂのターン部１２、１２同士が干渉することはない。このため、複数のコイルユニット１Ａ、１Ｂを積層して得られる波巻コイル２の径方向の厚みは抑えられる。

また、８層分のコイルユニット１Ａ、１Ｂは、スロット５２内の径方向の外側（スロット５２の底部５２２側）から内側（スロット５２の開口部５２１側）に向けて、編み込むことなく順次積層されるので、各スロット５２内のストレート部１１は、コイルユニット１Ａ、１Ｂの積層順と同じく、底部５２２側から開口部５２１側に向けて、１層目～８層目の順に配置される。その結果、コイルユニット１Ａ、１Ｂのそれぞれの異なるスロット５２内のストレート部１１は、図２０に示すように、それぞれ径方向（スロット５２の深さ方向）の同一位置に配置される。従って、この波巻コイル２によれば、ステータコア５０の１周分の長さを有する各コイルユニット１Ａ、１Ｂを、コイル線材１０を編み込む必要なく積層できるため、ステータコア５０にコイル線材１０を順次１本ずつ挿入していくだけで容易に組立てすることができる。

ところで、複数積層されるコイルユニット１Ａ、１Ｂのうち、少なくとも径方向最内周（スロット５２内の最も開口部５２１側）に配置されるコイルユニット１Ａ又は１Ｂ（本実施形態の場合、コイルユニット１Ｂ）をスロット５２へ挿入する１単位挿入工程においては、縮径させたコイル線材１０を、スロット５２の底部５２２側への変形移動を伴って拡径させながら、コイル線材１０のストレート部１１を径方向に移動させることにより挿入してもよい。スロット５２内の最も開口部５２１側のコイルユニット１Ｂを挿入する前に、他のコイルユニットは既にスロット５２内に配置されているため、コイル線材１０の挿入方向の変形は１層分の変形代で良く、変形量を最小限にとどめることができる。

また、スロット５２内の最も開口部５２１側のコイルユニット１Ｂをスロット５２へ挿入する際は、コイル線材１０をスロット５２の底部５２２側への弾性復元力によってスロット５２内に挿入し、最内周のコイルユニット１Ａ又は１Ｂを構成するコイル線材１０が、ステータコア５０のスロット５２内で拡径方向に弾性復元力を残した状態としても良い。より好ましくは、コイル線材１０が拡径する範囲内でスロット５２内の径方向外周側のコイルユニット１Ｂ又は１Ａに接触させるようにしてもよい。

ここで、「コイル線材が拡径する範囲内」とは、コイル線材１０を縮径させた状態から弾性復元力によって完全に拡径し終えるまでのコイル線材１０の変形の範囲内のことである。
これにより、径方向最内周のコイルユニット１Ａ又は１Ｂのコイル線材１０が、弾性復元力によって径方向外側に向けて突っ張ることにより、最内周のコイルユニット１Ａ又は１Ｂだけでなく、それよりも径方向外周側に配置されるコイルユニット１Ａ、１Ｂをスロット５２内に保持することができるため、各層のコイルユニット１Ａ、１Ｂのコイル線材１０が径方向内側に飛び出すことを防止できる。

以上の実施形態に示す波巻コイル１は、８層分のコイルユニット１Ａ、１Ｂにより構成されるものとしたが、波巻コイルの層数は複数層であればよく、８層に限定されない。また、ステータコア５０も７２スロットに限定されない。また、複数層を構成するコイルユニット１Ａ、１Ｂの順序は、一番最初をコイルユニット１Ｂとし、その次をコイルユニット１Ａとしてもよい。

また、波巻コイル１のコイルユニット１Ａ、１Ｂは、ステータコア５０の１周分に相当する長さを有するものに限らず、ステータコア５０の１周分よりも短い長さを有するものであってもよい。この場合は、図示しないが、複数の小コイルユニットを周方向に並べることにより、ステータコア５０の１周分の長さを有するコイルユニットが構成される。

１Ａ （奇数層を構成する）コイルユニット
１Ｂ （偶数層を構成する）コイルユニット
１０ コイル線材
１１ ストレート部
１１ａ （ストレート部の）上端部
１１ｂ （ストレート部の）下端部
１２ ターン部
１２１ 斜行部
１２１ａ 外側部位
１２１ｂ 内側部位
１２２ 頂部
１２３ 第１の線材部分
１２４ 第２の線材部分
２ 波巻コイル
５０ ステータコア
５２ スロット
５２１ （スロットの）開口部
５２２ （スロットの）底部

Claims (9)

1. 複数並列配置されてステータコアのスロットに挿入されるストレート部と、隣り合う前記ストレート部の端部同士を連結する複数のターン部と、両端部のコイル端末部と、をそれぞれ有するＮ本（Ｎは２以上の自然数）のコイル線材により構成され、前記ストレート部がそれぞれ異なる前記スロット内の径方向の同一位置に配置されることにより、前記ステータコアの１周分以下の長さを有する１層分のコイルユニットが形成され、前記コイルユニットが前記ステータコアの径方向に複数積層されるように挿入される、波巻コイルの挿入方法であって、
   １本以上Ｎ本未満の前記コイル線材の前記ストレート部を、前記スロットの開口部から底部に向けて径方向に移動させることにより、１本以上Ｎ本未満の前記コイル線材を前記スロットに挿入する挿入工程を有し、
   前記挿入工程を複数回繰り返し、Ｎ本の前記コイル線材の前記ストレート部をそれぞれ異なる前記スロット内に配置させると共に、Ｎ本の前記コイル線材の前記ターン部同士を前記ステータコアの径方向に挿入順に重ねることにより、両端部に前記コイル端末部が配列される独立した１層分の前記コイルユニットを前記スロットに挿入する、波巻コイルの挿入方法。
2. 前記ターン部は、２つの斜行部と１つの頂部とを有し、
   前記２つの斜行部のうちの一方は、前記ストレート部に対して前記ステータコアの径方向外側にオフセットして配置される外側部位を構成すると共に、前記２つの斜行部のうちの他方は、前記ストレート部に対して前記ステータコアの径方向内側にオフセットして配置される内側部位を構成し、
   前記挿入工程を複数回繰り返して１層分の前記コイルユニットを前記スロットに挿入する際に、Ｎ本の前記コイル線材の前記ターン部の前記外側部位同士及び前記内側部位同士を、それぞれ前記ステータコアの周方向にずらしながら、Ｎ本の前記コイル線材の前記ターン部同士を重ねる、請求項１に記載の波巻コイルの挿入方法。
3. １層分の前記コイルユニットを前記スロットに挿入する複数回の前記挿入工程を１単位挿入工程とし、前記１単位挿入工程を更に複数回繰り返すことにより、スロット内で複数の前記コイルユニットを径方向に積層し、
   前記スロット内の最も開口部側に配置される前記コイルユニットを前記スロットへ挿入する前記１単位挿入工程において、前記コイル線材の前記ストレート部を径方向に移動させる際に、前記コイル線材を前記スロットの底部側への変形移動によって前記スロット内に挿入する、請求項１又は２に記載の波巻コイルの挿入方法。
4. 前記スロット内の最も前記開口部側に配置される前記コイルユニットを前記スロットへ挿入する際、前記コイル線材を前記スロットの底部側への弾性復元力によって前記スロット内に挿入し、前記スロット内に既に配置される前記コイルユニットのうちの最も前記開口部側の前記コイルユニットに接触させる、請求項３に記載の波巻コイルの挿入方法。
5. 複数並列配置されてステータコアのスロットに挿入されるストレート部と、隣り合う前記ストレート部の端部同士を連結する複数のターン部と、両端部のコイル端末部と、を有するコイル線材を複数本用いて構成される波巻コイルであって、
   Ｎ本（Ｎは２以上の自然数）の前記コイル線材によって、両端部に前記コイル端末部が配列されると共に前記ステータコアの１周分以下の長さを有する独立した１層分のコイルユニットが形成され、
   １層分の前記コイルユニットにおけるＮ本の前記コイル線材のそれぞれの前記ストレート部が、それぞれ異なる前記スロット内の径方向の同一位置に配置可能に設けられると共に、１層分の前記コイルユニットを、前記ステータコアの径方向に挿入順に複数積層することにより構成される、波巻コイル。
6. 前記ターン部は、２つの斜行部と１つの頂部とを有し、
   前記２つの斜行部のうちの一方は、前記ストレート部に対して前記ステータコアの径方向外側にオフセットして配置される外側部位を構成する共に、前記２つの斜行部のうちの他方は、前記ストレート部に対して前記ステータコアの径方向内側にオフセットして配置される内側部位を構成し、
   前記２つの斜行部のオフセット方向が、積層方向に隣り合う前記コイルユニットで互いに反対方向になるように、前記コイルユニットを前記ステータコアの径方向に複数積層することにより構成される、請求項５に記載の波巻コイル。
7. 前記ステータコアの径方向に複数積層された前記コイルユニットのうち、前記スロット内の最も開口部側に配置される前記コイルユニットは、前記コイル線材が前記スロットの底部側への変形移動を伴って前記スロット内に配置されている、請求項５又は６に記載の波巻コイル。
8. 前記スロット内の最も前記開口部側に配置される前記コイルユニットは、前記スロットの底部側への弾性復元力によって、それよりも前記スロット内の底部側に隣り合う前記コイルユニットに接触している、請求項７に記載の波巻コイル。
9. 前記斜行部は、一端部が前記ストレート部の前記端部に連結される第１の線材部分と、前記第１の線材部分の他端部から前記頂部に向けて延びる前記第２の線材部分と、を有し、
   前記第１の線材部分の前記ストレート部に対する傾斜角度は、前記第２の線材部分の前記ストレート部に対する傾斜角度よりも大きい、請求項５～８のいずれか１項に記載の波巻コイル。

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