JP7225484B2 - 電気機器用コイルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータおよび電気機器等の回転機器や変圧器等の電気機器に使用されるコイルの製造方法ならびに製造装置に関するものである。

電気自動車やハイブリッド自動車用モータは、小型化、高出力化が求められている。モータの損失のひとつである銅損は、コイルを構成する導線の電気抵抗によるジュール熱損失によるものである。そのため、太線化や矩形線を用いて導体断面積を増加させ、電気抵抗を低下させることが有効である。

コイルを構成する導体の断面積を増加させる従来技術として、特許文献１、特許文献２および特許文献３がある。

特許文献１には、コイル装置についての技術が開示されている。その加工手段として特許文献２が挙げられている。
具体的には、導線を巻回したコイル部を有するコイル装置において、角形導線を巻回して前記コイル部を構成するとともに、前記コイル部を収容する設計上の空間の制約に対応して、前記角形導線の断面形状を巻回位置により異ならせたことを特徴とするコイルの製造方法が開示されている。また、特許文献１の図６には、銅板の幅、厚さともにターン毎に変化させて成形するコイルが示されている。

特許文献３には、コイルおよびコイルの製造方法についての技術が開示されている。具体的には、
柱状の軟磁性材料からなる鉄心、および鉄心と略同心の螺旋状電流路を持つコイルとで構成される固定子ブロックを有する軸方向ギャップ型ＤＣブラシレスモータのコイルにおいて、前記コイルが一体のブロック状の銅または、アルミから構成されていることを特徴としているコイルが開示されている。
このコイルの製造方法は、螺旋状の電流路を切削工具の溝入れ加工、ワイヤー放電加工、ウオータジェット加工、電子ビーム加工、レーザービーム加工のいずれかまたは、これらの加工を組み合わせることにより製造することを特徴とするコイルの製造方法が開示されている。

特許文献４には、電気機器用コイルの製造方法が開示されている。具体的には、
長方形断面を有する導体をその断面短辺をコイル軸方向として巻回してコイル軸方向に螺旋状に積層してなる電気機器用コイルの製造方法において、それぞれ外周面に複数の周溝が形成されて平行配置された第１ローラ及び第２ローラと、これら第１ローラ及び第２ローラの各周溝間にワイヤを巻き掛けて、上記第１ローラと第２ローラとの間に並列配置された複数のワイヤ部分により形成されたワイヤ列とを有し、該ワイヤ列を上記第１ローラ及び第２ローラの回転と共に直線運動させるワイヤソー装置を用い、該ワイヤソー装置の直線運動する上記ワイヤ列と、素材中心軸に沿って形成された貫通孔及び該貫通孔に連通して素材一端面から他端面に亘って連続して形成された切欠部を有するブロック状素材とを、上記ワイヤ列の直線運動方向と上記素材中心軸とをほぼ直交させた状態で相対的に移動させて上記ブロック状素材を上記ワイヤ列に押し付けて砥粒の存在下でスライス加工して上記切欠部により始端と終端とに分断された複数の１ターンコイルを切り出す１ターンコイル切り出し工程と、上記複数の１ターンコイルを、各切欠部の位置を順次ずらして積層しながら隣接する互いの１ターンコイルの終端と始端とを重ね合わせて溶接或いはろう付けして螺旋状に接合する接合工程とを有することを特徴とする電気機器用コイルの製造方法が開示されている。

特許文献５には、電気機器用コイルの製造方法及び製造装置が開示されている。具体的には、
平形導体がコイル軸方向に連続して予め設定されたリード角で螺旋状に巻かれた縦巻きコイルを製造する電気機器用コイルの製造方法において、外周面に複数の周溝が形成された第１ローラと第２ローラが平行配置され、該第１ローラ及び第２ローラの各周溝間にワイヤを巻き掛けて第１ローラと第２ローラとの間に並列配置された複数のワイヤ部分によって形成されたワイヤ列を上記第１ローラ及び第２ローラの回転と共に直線運動させ、素材中心軸に沿って形成された貫通孔の周りに第１稜線、第２稜線、第３稜線、第４稜線を介して第１側面、第２側面、第３側面、第４側面が順に連続する第１コイル形成部、第２コイル形成部、第３コイル形成部、第４コイル形成部を備えた断面角形のブロック状素材に、上記第１ローラの回転中心軸と上記素材中心軸との交差角を上記コイルのリード角とほぼ等しく維持した状態で上記第１側面を直線運動する上記ワイヤ列に押し付けて砥粒の存在下で第１コイル形成部に溝加工し、順次上記第１稜線、第２稜線、第３稜線を中心に回転して上記第２側面、第３側面、第４側面を順にワイヤ列に押し付けて第２コイル形成部、第３コイル形成部、第４コイル形成部に砥粒の存在下で溝加工して縦巻きコイルを製造することを特徴とする電気機器用コイルの製造方法が開示されている。

特開２００２－２２３５４２号公報 特許第２８４７６４０号 特開Ｈ０７－１６３１００号公報 特開２００５－１３０６７６号公報 特開２００５－６４０４４号公報

しかし、特許文献１から特許文献５には以下に説明する課題がある。
図２５に平角線で構成された１２個のコイルがインシュレータ８１２と共に分割コア８１３に配設された３相ラジアルギャップモータのステータを示す。図２６（ａ）に、図２５に示したステータを図示せぬ回転軸を法線とする平面でコア中央付近を切断した場合の模式図を示す。平角線を巻回したコイルを用いる場合、矩形断面の導体が階段状に積上がるためテーパ状のスロット空間に対し、有効利用できないデッドスペース８１０が発生する。
図２６の（ｂ）に示すように、特許文献１中の図６に示されるコイルも同様に、銅板が略矩形断面であるためスロット空間に対し、有効利用できないデッドスペース８１０が生じる。また、特許文献１中の図４に示される円錐ローラにより、特許文献２の方法を用いて湾曲部Ｗｒを形成することが示されている。線材の圧潰量の差により湾曲部を形成するため、大きな曲率（小さな半径）の湾曲部を形成することが困難である。

特許文献３は、２回に分けて直線状の溝を切削加工することで所要形状のコイルを得るが、１回目の加工溝の始点と終点とを、１回目に対して斜交する２回目の加工溝を連結させる必要があるため、高い加工精度が要求される。
また、１回目の加工溝と2回目の加工溝とが交差する箇所には段差が形成されるため、導体の断面積が減少するためコイルの品質低下を招くことが懸念される。

特許文献４は、ワイヤーソー等によりブロックから切欠部を有する１ターンコイルを切り出し、複数の１ターンコイルを、各切欠部の位置を順次ずらして積層しながら隣接する互いの１ターンコイルの終端と始端とを重ね合わせて溶接或いはろう付けして螺旋状に接合する接合工程が必要となる。
コイルのターン数に応じて接合する必要があるため、ターン数が多くなるほどコスト高となるほか、接合部の電気抵抗の増加によるコイル品質の低下が懸念される。

特許文献５は、第１側面、第２側面、第３側面、第４側面が順に連続する第１コイル形成部、第２コイル形成部、第３コイル形成部、第４コイル形成部を溝加工することで、平形導体がコイル軸方向に連続して螺旋状に巻かれた縦巻きコイルを製造すると記載されている。第１側面、第２側面、第３側面、第４側面上の第１コイル形成部、第２コイル形成部、第３コイル形成部、第４コイル形成部は連続となるが、
素材中心線Ｌａが法線であって第１コイル形成部を含む平面（１）、
素材中心線Ｌａが法線であって第２コイル形成部を含む平面（２）、
素材中心線Ｌａが法線であって第３コイル形成部を含む平面（３）、
素材中心線Ｌａが法線であって第４コイル形成部を含む平面（４）
この（１）から（４）の平面はいずれも異なる平面となる。（１）から（４）の平面で切削した場合、特許文献３と同様に、各平面が交差するコーナー部では段差が形成される。この段差の発生を解消するため、加工溝に倣って若干撓ませたワイヤーによって滑らかに連続加工することで、段差が形成することなく滑らかに連続加工している。コーナー部の溝加工の加工幅が大きくなると、コイル断面積が小さくなるので、段差の発生とコイル断面積がトレードオフの関係となっている。

特許文献５の図８に、断面積をほぼ一定にするためターン毎に厚さを変化させると記載されている。ターン毎に所定厚さに応じて、ワイヤー列２５Ｌのワイヤー２５－ｎのピッチおよびリード角を適宜設定する。ワイヤー毎にリード角が異なる場合、リード角が同じ場合と比較して、前後のターン接続箇所の段差がより大きくなるため、連続加工とするためには形成する溝幅を大きくする必要があり、さらなる占積率の低下が懸念される。

特許文献１から特許文献５までの共通の課題として、モータ用のコイルとして利用する場合は、バスバー等を用いて各コイル間を電気的・物理的に接続する必要がある。

このような問題点を解決するため本発明の目的は、（１）電気抵抗の少ない高品質なコイルを提供すること、（２）複数のコイルが連続して繋がったコイルユニットを提供すること、を目的とする。

（請求項１）
コイルに対応する筒状部が形成されたブロック状の被加工材を筒状部の周方向に螺旋状に切削する電気機器用コイルの製造方法であって、前記筒状部の周方向に螺旋状に設定された加工ラインに沿ってコイルの一端側に対応する部分から他端側に対応する部分に向かって切削手段を前記被加工材に対して相対移動させながら周回させて螺旋状のコイルを成形する電気機器用コイルの製造方法。
（請求項２）
前記切削手段は、前記筒状部の内側及び外側にそれぞれ配置された第１ロール及び第２ロールの間に張設されたワイヤー工具を備えており、前記ワイヤー工具を線長方向に移動させて切削動作を行いながら、前記ワイヤー工具が前記加工ラインに沿って移動するように前記筒状部に対して前記第１ロール及び前記第２ロールを相対移動させて周回させる請求項１に記載の電気機器用コイルの製造方法。
（請求項３）
前記筒状部に対して前記第２ロールを相対的移動させながら周回させることで前記加工ラインの１つの周回部分を切削する第１加工工程と、
前記筒状部に対して前記第１ロール及び前記第２ロールを相対移動させて前記加工ラインの次の周回部分への移行部分を切削する第２加工工程と
を繰り返して螺旋状のコイルを成形する請求項２に記載の電気機器用コイルの製造方法。
（請求項４）
前記被加工材は、前記筒状部のコイルの一端側又は他端側に対応する部分に引出し部を成形するとともに、前記引出し部が成形された前記筒状部の端面には段差部が形成されている請求項３に記載の電気機器用コイルの製造方法。
（請求項５）
前記被加工材は、複数の前記筒状部が前記引き出し部を介して連結材に一体的に取り付けられている請求項４に記載の電気機器用コイルの製造方法。
（請求項６）
前記被加工材は、少なくとも１つの前記筒状部が他の前記筒状部と前記加工ラインの中心軸の方向が異なるように取り付けられている請求項５に記載の電気機器用コイルの製造方法。
（請求項７）
前記被加工材は、前記連結材に前記切削手段が通過可能とする凹部が形成されている請求項５から請求項６に記載の電気機器用コイルの製造方法。
（請求項８）
前記被加工材は、前記筒状部を直列に配列して前記連結材に一体的に取り付けられている請求項５に記載のコイルの製造方法。
（請求項９）
前記被加工材は、複数のコイルに対応する前記筒状部が形成されている請求項１から請求項３に記載の電気機器用コイルの製造方法。
（請求項１０）
前記被加工材は、コイルの一端側又は他端側に対応する部分にそれぞれ開口部が形成されている請求項９に記載の電気機器用コイルの製造方法。
（請求項１１）
前記被加工材は、前記開口部に隣接して突起状連結材が設けられている請求項１０に記載の電気機器用コイルの製造方法。
（請求項１２）
前記被加工材は、前記突起状連結材が前記筒状部の周方向に沿うように湾曲形成されている請求項１１に記載の電気機器用コイルの製造方法。
（請求項１３）
少なくとも1つ以上の前記筒状部のターン形成方向が、他の前記筒状部のターン形成方向と異なることを特徴とする請求項５から請求項１２に記載のコイルの製造方法。
（請求項１４）
コイルに対応する筒状部が形成されたブロック状の被加工材に対して筒状部の内側及び外側にそれぞれ配置された第１ロール及び第２ロールの間に張設されたワイヤー工具を有するとともにワイヤー工具を線長方向に移動させて切削動作を行う切削手段と、前記筒状部の周方向に螺旋状に設定された加工ラインに沿ってコイルの一端側に対応する部分から他端側に対応する部分に向かって前記切削手段を前記被加工材に対して相対移動させながら周回させる移動手段とを備え、前記筒状部を螺旋状に切削して螺旋状のコイルを成形する電気機器用コイルの製造装置。
（請求項１５）
前記移動手段は、前記加工ラインの１つの周回部分を切削するように前記筒状部に対して前記切削手段の前記第２ロールを相対的移動させながら周回させる請求項１４に記載の電気機器用コイルの製造装置。
（請求項１６）
前記移動手段は、前記加工ラインの次の周回部分への移行部分を切削するように前記筒状部に対して前記切削手段の前記第１ロール及び前記第２ロールを相対移動させる請求項１４又は請求項１５に記載の電気機器用コイルの製造装置。

このような特徴を有する本発明のコイルは以下のような作用、効果が得られる。

請求項１の発明によると、コイルに対応する筒状部が形成されたブロック状の被加工材から設計上の段差が生じない連続的な切削加工面をワイヤー工具により切削してコイルを形成するので、品質の良いコイルを構成することが可能となる。
請求項２の発明によると、ワイヤー工具を用いることでコイル中心軸側からコイル外側まで均一な切削厚さで加工ラインに沿った加工が行なえる。またワイヤー工具径を選択することにより、切削厚さを容易に選択することができる。
請求項３の発明によると、開口部平面と平行平面内の切削加工と、次のターンへ移行するための開口部平面と交差する平面による切削加工とを交互に行なうことで、導体厚さをターン毎に変化させることが可能となる。
これにより、ラジアルギャップモータにおいてスロット空間に占める導体割合である占積率を高めつつ、導体断面積を略同一にすることで電気抵抗の少ない高品質なコイルを製造することができる。
請求項４の発明によると、ブロックに対するワイヤー工具の進入および離脱を円滑に行なうことができると共に、加工の開始部および終了部の加工を省略し、加工時間の縮減することが可能となる。

（並列）
請求項５の発明によると、複数のブロックが連結材と一体となった被加工材を用いることで、複数のコイルが並列に接続されたコイルユニットを製作可能となる。
これにより、物理的接続および接続工程の低減に加えて、電気抵抗の少ない高品質なコイルユニットを提供することが可能となる。
請求項６の発明によると、並列に接続されたコイルユニットを製造する際に第２ロールが隣接するコイルと干渉することを回避することが可能となる。
請求項７の発明によると、並列に接続されたコイルユニットを製造する際に第２ロールが隣接するコイルと干渉することを回避することが可能となる。
（直列）
請求項８の発明によると、両端以外のコイルが引出し線の始端部と終端部とで連続的に一体となった直列のコイルユニットを製造することができる。
これにより、物理的接続および接続工程の低減に加えて、電気抵抗の少ない高品質なコイルユニットを提供することが可能となる。

（直列一体）
請求項９の発明によると、複数個分の筒状ブロックからターン形成のための切削加工を行なうため、被加工材の剛性を高めることができる。これにより加工済み部分を含めて被加工材の取り扱いが比較的容易になる。
請求項１０の発明によると、加工方向の転換が円滑に実施すること可能となりワイヤー工具の断線を防ぐことができる。
請求項１１の発明によると、複数個分の筒状ブロックから連続的に一体であるコイルユニットを製造することができる。
請求項１２の発明によると、複数個分の筒状ブロックから第１ロールおよび第２ロールのみで、コイル分離加工を行なうことが可能となる。

請求項１３の発明によると、電気的位相を反転させることができる。
請求項１４から請求項１６の発明によると、ワイヤー工具を用いた切削動作による高品質コイルの製造装置を提供することができる。

セラミックである酸化物系の高温超伝導物質は、電気的には理想的であるものの曲げ加工性、接合性の良くないため、線材を曲げて巻回する従来方法によるコイル成形は困難である。
本発明によれば、被加工材を曲げ加工により巻回する工程が無い。そのためセラミックス系材料であっても被加工材を加工形状に焼き固め、溝加工することでコイルや複数のコイルが連なったコイルユニットに成形することができる。

本発明に係る第1実施形態の加工前の斜視図、XY平面図およびYZ平面図である。 本発明に係る第1実施形態の加工中の斜視図である。 本発明に係る第1実施形態の加工中のXY平面図である。 本発明に係る第1実施形態の加工中のXZ平面図である。 本発明に係る第1実施形態の加工後の斜視図、XY平面図およびXZ平面図である。 本発明に係る第２実施形態の加工前の斜視図、XY平面図およびXZ平面図である。 本発明に係る第２実施形態の加工後の斜視図、XY平面図およびXZ平面図である。 本発明に係る第３実施形態の加工後の斜視図である。 本発明に係る第３実施形態の変形例１の加工後の斜視図およびXZ平面図である。 本発明に係る第３実施形態の変形例１の加工中の斜視図およびXZ平面図である。 本発明に係る第３実施形態の変形例２の加工後の斜視図およびXZ平面図である。 本発明に係る第４実施形態の加工後の斜視図およびXZ平面図である。 本発明に係る第５実施形態のブロックの斜視図、XZ平面図およびYZ平面図である。 本発明に係る第５実施形態の加工中の斜視図、XY平面図およびXZ平面図である。 本発明に係る第５実施形態の加工後の斜視図である。 本発明に係る第６実施形態のブロックの斜視図、XZ平面図およびYZ平面図である。 本発明に係る第６実施形態の加工中の斜視図、XY平面図およびXZ平面図である。 本発明に係る第６実施形態の加工後の斜視図である。 本発明に係る第７実施形態のブロックの斜視図、XY平面図、XZ平面図およびYZ平面図である。 本発明に係る第７実施形態のコイルのターン形成のための溝加工後の斜視図、XY平面図、XZ平面図およびYZ平面図である。 本発明に係る第７実施形態のコイル分離のための溝加工の斜視図、XY平面図、XZ平面図およびYZ平面図である。 本発明に係る第７実施形態の加工後の斜視図およびYZ平面図である。 本発明に係る第８実施形態のブロックの斜視図、XY平面図、XZ平面図およびYZ平面図である。 本発明に係る第８実施形態のコイル分離のための溝加工の斜視図およびXY平面図である。 ラジアルギャップモータのステータの斜視図である。 従来技術によるコイルの断面図および本発明に係る製造方法により形成したコイルの断面図である。

以下、本発明に係るコイルおよびコイルユニットの製造方法の実施形態についてワイヤー工具を用いた加工によりラジアルギャップモータ用のコイルの製造を例に詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

（第１実施形態）
第１実施形態のコイルの製造方法について、図１から図５を参照しながら加工例を説明する。
被加工材となるブロック１１は、インシュレータと共に配設されるラジアルギャップモータステータの略ティース形状の開口部１２およびティース間の角度に対応したテーパ１３を持つよう筒状に形成されている。開口部１２の開口部平面の短辺をX方向、長辺をY方向、筒の軸方向となるステータのティースの凸方向をZ方向として説明する。
被加工材となるブロック１１が銅やアルミなど金属材料の場合、プレス、押し出し成形、鋳造または切削等により成形したものを用いる。被加工材となるブロック１１がセラミックなどの難加工材の場合はホットプレスや通電パルス焼結等の粉末冶金的手法により成形したものを用いる。

加工機２は、第１ロール２１および第２ロール２２、ワイヤー工具２３、駆動ロール２４、テンショナー２５を備える。第１ロール２１は幅Ｔのビーム２６により、第２ロール２２はビーム２７により回転自由に軸支されており、X方向、Y方向およびZ方向へ移動することができる。また、第２ロール２２は、第１ロール２１を周回する機構を備える。
図１のようにワイヤー工具２３を閉ループ状にして駆動ロール２４ｂに複数回巻きかけて、駆動ロール２４の回転に応じてワイヤー工具２３を往復あるいは一方向に周回させる。あるいは、ワイヤー工具２３の一方の端部を駆動ロール２４ａに他方の端部を，駆動ロール２４ｂにそれぞれ複数回巻きかけて、駆動ロール２４の回転および逆回転により、ワイヤー工具２３を往復させてもよい。
第１ロール２１および第２ロール２２間に張設されたワイヤー工具２３の張力は、例えばテンショナー２５の位置により調節される。
この例では、第１ロール２１および第２ロール２２、ワイヤー工具２３、駆動ロール２４、テンショナー２５が切削手段に相当し、ビーム２６及び２７とこれらのビームをＸＹＺ方向に移動させる機構（図示せず）が移動手段に相当する。具体的には、多軸マニピュレータ等の公知の機構にビーム２６及び２７を取り付けるようにすればよい。また、移動手段としては、切削手段をブロック１１に対して相対移動させる機構であれば用いることができ、特に限定されない。例えば、ブロック１１をＸＹＺ方向に移動可能な載置テーブルに固定しておき、載置テーブルを切削手段に対して螺旋状に周回移動させるように構成してもよい。

図２から図５を参照しながら加工過程を説明する。
（工程１）
図２から図４の（１）に示すように、ワイヤー工具２３がブロック１１の加工開始位置に接するように第１ロール２１および第２ロール２２を移動させる。
（工程２）
図２から図４の（２）に示すように、ワイヤー工具２３を線長方向に移動させながら、第１ロール２１および第２ロール２２を－X方向および－Z方向に移動させることで、最初のターンの所定厚さまでブロック１１を切削加工する。
（工程３）
図２から図４の（３）から（５）に示すように、ワイヤー工具２３を線長方向に移動させながら、ブロック１１と第２ロール２２とを相対的に回転させることで、XY平面と平行な面を切削加工して１ターン分のコイルを形成する。
（工程４）
図２から図４の（６）に示すように、ワイヤー工具２３を線長方向に動かしながら、第１ロール２１および第２ロール２２を－X方向および－Z方向に移動させることで、次のターンの所定厚さまでブロック１１を切削加工する。
以後、図２から図４の（工程２）から（工程４）を繰り返すことで図５に示す加工後のブロックを得る。

切削平面の交差が発生しないので、コイル形成において余分な切削が生じず、コイル断面積を大きくすることができる。コイルの電気抵抗を低くするため、図２６（ｃ）に示すようにスロット内に配置される導体の各ターンの断面積S1からS６を略同一となるよう、ワイヤー工具２３による切削厚さを考慮して各ターンの導体厚さを最適化することが望ましい。コイル断面積を大きくするため、絶縁被膜の形成や断線の問題が発生しない範囲で、ワイヤー工具２３の線径を細くすることが望ましい。電着やディッピング等により加工後の被加工材に所要耐電圧を満たす絶縁被膜を形成する。

（第２実施形態）
第２実施形態のコイルの製造方法について、図６から図７を参照しながら説明する。第１実施形態と同様な部分は一部説明を省略する。
図６に示すように、被加工材となるブロック１００は、ラジアルギャップモータの内径側のコイル端子１４および外径側のコイル端子１５を備えている。内径側のコイル端子１４近傍に段差部１６および外径側のコイル端子１５近傍に段差部１７が設けられている。これにより、コイル加工開始部および終了部となる段差部１６、段差部１７近傍の切削加工を行う必要がなくなり、加工時間を短縮することができる。また、第１実施形態と比較して、コイル端部を引き出す工程を削減することができる。
端子１５のZ方向長さに対して、段差部１７のZ方向長さをワイヤー工具２３の線径以上に設定することが望ましい。これによりワイヤー工具２３が、加工開始時にブロック１１１への円滑な進入および、加工終了時にブロック１００からの円滑な離脱を行うことが可能となる。
第１実施形態の図２から図４の（３）から（６）と同様の加工過程を繰り返すことで、図７に示す第２実施形態の加工後のブロックを得る。

（第３実施形態）
第３実施形態のコイルの製造方法について、図８から図１１を参照しながら説明する。第１実施形態および第２実施形態と同様な部分は一部説明を省略する。
図８に示すように、第３実施形態の被加工材２００は、4個の筒状部２１１が外径側のコイル端子１５を介して並列に連結材１８と一体となっている。それぞれの筒状部２１１を第１実施形態で説明した加工方法によりコイルを形成することで４個のコイルが並列に連続して繋がったコイルユニットを得ることができる。
連結材１８を出力供給用のバスバーとして利用することで、コイルとバスバーとの結線工程および電気抵抗を低減することが可能となる。

（第３実施形態の変形例１）
図９に示すように、第３実施形態の変形例１は連結材１８に凹部１９が設けられている。図１０の（１）から（２）に示すように、最終ターンの加工時に第２ロール２２が凹部１９を通過することで被加工材２０１と干渉することなく円滑に加工を行うことが可能となる。

（第３実施形態の変形例２）
図１１に示すように、第３実施形態の変形例２は、段差を設けることで連結材１８全体が筒状部２１１の外径側の端子１５よりもさらに－Z方向に位置している。これにより変形例１と同様に、最終ターンの切削加工時に第２ロール２２が被加工材２０２と干渉することなく円滑に加工を行うことが可能となる。

（第４実施形態）
第４実施形態のコイルの製造方法について、図１２を参照しながらU相、V相、W相各４個、合計１２個のコイルの製造を例に説明する。第１実施形態から第３実施形態までの内容と同様な部分は一部説明を省略する。
Ｕ相コイルの開口部平面法線方向をＺ方向として説明する。
図１２に示すように、第４実施形態の被加工材３００は、１２個の筒状部３１１が内径側コイル端子１４を介して並列にモータステータへの配列順番で連結材１８と一体となっている。また、各相の開口部平面法線方向はそれぞれ異なっている。U相コイルとなる筒状部３１１ｕの開口部平面の法線方向は＋Ｚ方向、Ｖ相コイルとなる筒状部３１１ｖの開口部平面法線方向は＋Y方向、Ｗ相コイルとなる筒状部３１１ｗの開口部法線方向は－Z方向である。

異なる方向でコイル３１１を連結材１８に接続することで、第２ロール２２が筒状部３１１と相対的に周回する際に、隣接する他の筒状部３１１と干渉することを回避することが可能となる。また、連結材１８をスター結線の中性点として利用することで、コイルと中性点との結線工程および電気抵抗を低減することができる。

（第５実施形態）
第５実施形態のコイルの製造方法について、図１３から図１５を参照しながら説明する。第１実施形態から第４実施形態までの内容と同様な部分は一部説明を省略する。
図１３に示すように、第５実施形態の被加工材４００は、両端を除く筒状部４１１が外径側コイル端子１５と次の筒状部４１１の内径側コイル端子１４とが連結材１８を介して直列に４個つながって一体となっている。

図１４に示すように、第２実施形態の方法で最初の筒状部のターン形成の加工を終了した状態（１）から、第２ロールをＸＹ平面図の（１）から順番に（６）に示すように周回させるとともに、ＸＺ平面図に示すように第１ロールおよび第２ロールを－Ｚ方向に相対的に移動させる。これにより被加工材と干渉することなく、次の筒状部の加工開始位置までワイヤー工具を移動することができる。
以上の工程を繰り返すことで図１５に示すように４個のコイルが直列に連続して繋がったコイルユニットを得ることができる。これにより、ワイヤー工具を取り外すことなく複数のコイルを製造することが可能となる。コイル間の結線工程および電気抵抗を低減することができる。
筒状部４１１ｕ１から筒状部４１１u４の順番で加工する場合、最後の加工ブロックとなる筒状部４１１ｕ４を加工する際に、第１ロール２１を軸支するビーム２７が、筒状部４１１ｕ１から筒状部４１１ｕ３までを通過することになる。最終筒状部の加工の際に、ビーム２７が干渉しない程度に、筒状部４１１ｕ１から４１１ｕ４の開口部が略同一となっている。

（第６実施形態）
第６実施形態のコイルの製造方法について、図１６から図１８を参照しながら、ターン形成方向が交互に異なるコイルが直列に連続して繋がったコイルユニットの例で説明する。第１実施形態から第５実施形態までの内容と同様な部分は一部説明を省略する。
図１６に示すように、第６実施形態の被加工材５００は、両端を除く筒状部５１１が外径側コイル端子１５同士または、内径側コイル端子１４同士で、連結材１８を介して直列に４個つながって一体となっている。

図１７に示すように、第２実施形態と同様の方法で最初の筒状部のターン形成の加工を終了した状態（１）から、ＸＺ平面図に示すように第１ロールおよび第２ロールを－Ｚ方向に相対的に移動させる。これにより被加工材と干渉することなく、次の筒状部の加工開始位置までワイヤー工具を移動することができる。次の筒状部のターン形成の方向は前の筒状部のターン形成の方向と反対となる。図１７では、（１）の位置まではＸＹ平面で（＋）の時計回りで切削加工を行い、次のブロックとなる（２）の位置以降は、ＸＹ平面で（－）の反時計回りで切削加工を行う。
以上の工程を繰り返すことで図１８に示すようにターン形成方向が交互に異なるコイルが４個直列に連続して繋がったコイルユニットを得ることができる。これにより、コイル間の結線工程および電気抵抗を低減することができる。
説明上、ターン形成の方向で＋－の添え字をつけているが、筒状部のターン形成方向、テーパ角、コイル端子を適宜設定することで、モータ仕様に応じて位相が１８０度ことなる逆相のコイルを含んだ直列のコイルユニットを形成することができる。

（第７実施形態）
第７実施形態のコイルの製造方法について、図１９から図２２を参照しながら、ターン形成方向が交互に異なるコイルが直列に連続して繋がったコイルユニットの例で説明する。第１実施形態から第６実施形態までの内容と同様な部分は一部説明を省略する。
図１９に示すように、第７実施形態の被加工材６００は、コイル４個分の筒状部が一体となっている。突起状の連結材１８は内径側コイル端子６１４および外径側コイル端子６１５となる部分であり、またそれぞれを接続する結線に必要な長さに設定されている。ワイヤー工具２３の円滑な進行方向転換のため側面開口部２０を設けることが望ましい。その形状は、第２実施形態の内径側コイル端子１４近傍の段差部１６、外径側コイル端子近傍の段差部１７を鏡面対象にした形状が望ましい。ボール盤等による円形の切削穴でもよい。

図２０に示すように、第６実施形態と同様の方法で筒状部の加工を行なう。次に、図２１に示すように、各コイルを分離するための切削加工を行なう。具体的には、加工機３を用いて開口部平面と水平な加工平面３０を、連結材１８が繋がった状態を維持するように切削加工を行なう。
これにより図２２に示すように、ターン形成方向が交互に異なるコイルが４個直列に連続して繋がったコイルユニットを得ることができる。

第７実施形態のように、全てのコイルが一体となった被加工材を用いることで、第５実施形態および第６実施形態と比較して、被加工材の剛性が高くなる。そのため被加工材のチャッキングおよび加工済みの被加工材の保持等の取り扱いも容易になる。これにより装置の簡素化や加工精度が向上する。
コイルを分離するための分離加工は、ターン形成加工完了後に１コイル毎に行なってもよい。また、加工機２（第１ロール２１、第２ロール２２およびワイヤー工具２３）と加工機３とが干渉しない任意のタイミングで、ターン形成の加工中に行なってもよい。
コイルユニットとする必要がなければ、連結材１８を全て切削加工して、１個ずつのコイルにしてもよい。また、連結材１８や開口部２０を設けなければ、第１実施形態で説明したコイルを得ることができる。

（第８実施形態）
第８実施形態のコイルの製造方法について、図２３から図２４を参照しながら、ターン形成方向が交互に異なるコイルが直列に連続して繋がったコイルユニットの例で説明する。第１実施形態から第７実施形態までの内容と同様な部分は一部説明を省略する。
図２３に示すように、第８実施形態の被加工材７００は、コイル４個分の筒状部が一体となっている。突起状の連結材１８は内径側コイル端子６１４および外径側コイル端子６１５となる部分であり、またそれぞれを接続する結線に必要な長さに設定されている。また、突起状の連結材１８はＸＹ平面に平行に外側に湾曲している。

図２４に示すように、第２実施形態と同様の方法で、最初のコイル部分に相当する筒状部のターン形成のための切削加工を行なう。次に、図２４の（２）に示すようにコイル分離加工平面を時計回りに第２ロール２２を周回させることで、突起状の連結材１８を除いた部分の加工を行なう。次に図２４の（３）に示すようにコイル分離加工平面を反時計回りに第２ロール２２を周回させることで、突起状の連結材１８部分の切削加工を行なう。次に、２番目のコイル相当箇所のターン形成のための切削加工を行なう。
以上の工程を繰り返すことで第７実施形態同様のターン形成方向が交互に異なるコイルが４個直列に連続して繋がったコイルユニットを得ることができる。

第８実施形態の方法によれば、コイル分離のための切削加工を、加工機３を用いることなく、加工機２（第１ロール２１、第２ロール２２およびワイヤー工具２３）を用いて実施できるため、装置の簡素化が可能となる。
また、コイル間の結線の距離が長い場合、突起状連結材１８が長くなり、これに伴い突起状連結材１８と第２ロール２２との干渉を回避するため、ワイヤー工具２３の張設距離を長くして第２ロール２２周回半径を大きくする必要がある。この場合、第１ロール２１と第２ロール２２との距離が広くなり、ワイヤー工具２３の通過位置がブレやすくなるため加工精度の低下を招く。
第８実施形態の方法によれば、突起状連結材１８を湾曲させることで、第１ロール２１と第２ロール２２との距離を短縮できるため、加工精度の向上および加工機を小型化することができる。

２，３ 加工機
１１ ブロック（筒状部）
１２ 開口部
１３ テーパ
１４ 内径側コイル端子
１５ 外径側コイル端子
１６ 凹部（内径側）
１７ 凹部（外径側）
１８ 連結材
１９ 連結材に設けられた段差部
２０ 側面開口部
２１ 加工機２の第１ロール
２２ 加工機２の第２ロール
２３ 加工機２のワイヤー工具
２４ 加工機２の駆動ロール
２５ 加工機２のテンショナー
３０ コイル分離のための加工平面

１１１ 第２実施形態の筒状部
２００ 第３実施形態の被加工材（加工後）
２０１ 第３実施形態の変形例１の被加工材（加工後）
２０２ 第３実施形態の変形例２の被加工材（加工後）
２１１ 第３実施形態の筒状部
３００ 第４実施形態の被加工材（加工後）
３１１ 第４実施形態の筒状部
４００ 第５実施形態の被加工材
４１１ 第５実施形態の筒状部
４１４ 第５実施形態の内径側コイル端子
４１５ 第５実施形態の外径側コイル端子
５００ 第６実施形態の被加工材
５１１ 第６実施形態の筒状部
５１４ 第６実施形態の内径側コイル端子
５１５ 第６実施形態の外径側コイル端子
６００ 第７実施形態の被加工材
６１１ 第７実施形態の筒状部
６１４ 第７実施形態の内径側コイル端子
６１５ 第７実施形態の外径側コイル端子
７００ 第８実施形態の被加工材
７１１ 第８実施形態の筒状部
７１４ 第８実施形態の内径側コイル端子
７１５ 第８実施形態の外径側コイル端子
８００ ラジアルギャップモータのステータ
８１０ デッドスペース
８１１ 従来技術のコイル例
８１２ インシュレータ
８１３ 分割コア
９１１ 引用文献のコイル例

Claims (3)

1. コイルに対応する筒状部が形成されたブロック状の被加工材を筒状部の周方向に螺旋状に切削する電気機器用コイルの製造方法であって、
   前記被加工材は、複数のコイルに対応する前記筒状部が形成されるとともに
   コイルの一端側又は他端側に対応する部分にそれぞれ開口部が形成され、
   前記筒状部の周方向に螺旋状に設定された加工ラインに沿ってコイルの一端側に対応する部分から他端側に対応する部分に向かって切削手段を前記被加工材に対して相対移動させながら周回させて螺旋状のコイルを成形する電気機器用コイルの製造方法。
   
2. 前記被加工材は、前記開口部に隣接して突起状連結材が設けられている請求項１に記載の電気機器用コイルの製造方法。
   
3. 前記被加工材は、前記突起状連結材が前記筒状部の周方向に沿うように湾曲形成されている請求項２に記載の電気機器用コイルの製造方法。。
   

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