JP7373827B2 - コイル接合体およびコイル接合体の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、コイル接合体およびコイル接合体の製造方法に関する。
従来、モータを構成するステータ（固定子）を製造する場合、一般的には、環状のステータコアの内周面に設けられた複数のスロット（ティース）に巻回されたコイルを順次装着し、あるいは、個々のスロットに順次コイル部材（例えば銅線など）を巻回して、複数のコイルを環状に配置する。この場合、環状に配置されたコイルは、巻回の両端部（始端部および終端部）をステータコアの軸方向の一方（例えば上方）に突出させるように構成され、当該両端部を直接的に、あるいは連結部材を介して、ステータコアの円周方向に延在する棒状（弧状）または環状のバスバーなどの配線部材に溶接あるいはねじ止めにより接続する（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
また、コイル部材としてアルミニウム（Ａｌ）を採用し、これを巻回したコイルも知られている（例えば、特許文献３参照）。この場合、コイルの端子（コイルの巻回の終端部）も巻回部分と同じアルミニウムで構成されている。一方、このようなアルミニウム製のコイルを例えばステータコアに取り付ける場合であっても、バスバーなどの配線部材には導電性の優れた銅または鉄を用いることが一般的である。
ところで、アルミニウムは酸化膜がつきやすく変形もし易いため、アルミニウムで構成されたコイル、すなわちコイルの端子（コイルの巻回の端部）までがアルミニウムで構成されたコイルを、銅(または、鉄)で構成された配線部材（例えば、バスバーなど）に接続する場合、はんだ(ロウ付け)による接合や一般的な溶接では、クリープ変形が生じたり、十分な接合強度が得られないなど、特に大電流領域での使用において問題がある。あるいは、溶接でも十分な接合強度を得るためには特殊な方法や装置が必要となるなど、容易には行うことができない。このため、両者の接合はねじ止めなどで行われる場合が多い。
しかしながら、コイルの端子と配線部材とをねじ止めで接続する場合、金属同士の直接的な接合と比較して接合部分の抵抗の増大は避けられない。近年、コイルの開発が進みコイル自体の低抵抗化が可能となっているが、接合部における抵抗が増大してしまうのでは、低抵抗のコイルを採用する意味をなさない。
また、端子（アルミニウム）の変形によってねじ止めの接合箇所が緩む問題がる。
更に、ねじ止めによる接続は部品点数の増加や、接続工程が煩雑（工数が増加）する問題がある。
本発明は、斯かる実情に鑑み、コイルと配線部材とが異素材であっても、両者の接続部における抵抗の増加を抑制し、接続状態が良好で、容易な接合が可能となる、コイル接合体およびその製造方法を提供しようとするものである。
本発明は、巻回される第一の金属部材からなるコイルと、前記コイルの巻回の開始および／または終了の端部に接続する第二の金属部材からなる端子を備えるコイル接合体であって、前記コイルは一の方向に曲折しながら巻回され、前記端部は該コイルの周回領域における長辺の延長線上に曲折の方向を変えることなく導出され、前記コイルと前記端子との接合部は端面同士を突合せた圧接により構成され、接合体直線部を有し、前記接合体直線部は、前記接合部と、接合後コイル直線部と、接合後端子直線部を含み、前記接合後コイル直線部は、前記接合部に連続して前記コイルの前記端面に交差する押圧方向に沿って延在する直線領域であり、前記接合後端子直線部は、前記接合部に連続して前記端子の前記端面に交差する押圧方向沿って延在する直線領域であり、前記接合体直線部の長さは、押圧前の前記コイルにおけるコイル直線部と押圧前の前記端子における端子直線部を当接させた長さよりも短い、ことを特徴とするコイル接合体に係るものである。
また、本発明は、巻回される第一の金属部材からなるコイルの巻回の開始および／または終了の端面に、第二の金属部材からなる端子の端面を接続するコイル接合体の製造方法であって、前記コイルは一の方向に曲折しながら巻回され、該コイルの端部は該コイルの周回領域における長辺の延長線上に曲折の方向を変えることなく導出され、前記コイルは、該コイルの前記端面に連続し、該端面に交差する方向に延在するコイル直線部を含み、前記コイル直線部は、圧接の工程における押圧方向に沿う直線領域であって、該直線領域の長さが押圧量よりも長い領域であり、前記端子は、該端子の前記端面に連続し、該端面に交差する方向に延在する端子直線部を含み、前記端子直線部は、圧接の工程における押圧方向に沿う直線領域であって、該直線領域の長さが押圧量よりも長い領域であり、前記端子直線部と前記コイル直線部の延在方向が揃うように、前記端面同士を突合せて前記押圧量の分短縮するように圧接し、接合部を形成する工程とを有する、ことを特徴とするコイル接合体の製造方法に係るものである。
本発明によれば、コイルと配線部材とが異素材であっても、両者の接続部における抵抗の増加を抑制し、接続状態が良好で、容易な接合が可能となる、コイル接合体およびその製造方法を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
＜コイル接合体（端子付きコイル）＞
図１は、本実施形態のコイル接合体１０の外観概略図であり、同図（Ａ）が螺旋軸方向から見た正面図、同図（Ｂ）が同図（Ａ）を図示の左方向から見た側面図、同図（Ｃ）が同図（Ａ）を図示の下方向から見た側面図である。
図１は、本実施形態のコイル接合体１０の外観概略図であり、同図（Ａ）が螺旋軸方向から見た正面図、同図（Ｂ）が同図（Ａ）を図示の左方向から見た側面図、同図（Ｃ）が同図（Ａ）を図示の下方向から見た側面図である。
図２は、本実施形態のコイル１１（螺旋構造体５０）およびコイル１１を構成する平導体Ｃ（Ｃ０）の一例を示す図であり、同図（Ａ）が完成状態のコイル１１（螺旋構造体５０）を螺旋構造の軸方向から見た正面図であり、同図（Ｂ）が平導体Ｃの正面図であり、同図（Ｃ）は同図（Ｂ）のＸ－Ｘ線断面を拡大した図である。また、同図（Ｄ）～同図（Ｇ）は平導体Ｃの形状の一例を示す正面図である。
図３は、端子１２を示す概要図である。同図（Ａ）～同図（Ｃ）は端子１２の図１（Ａ）に対応する正面図であり、同図（Ｄ）は図１（Ｃ）に対応する側面図である。
図１に示すように、本実実施形態のコイル接合体１０は、巻回される第一の金属部材１３からなるコイル１１と、第二の金属部材１４からなる端子１２を備えている。
本実施形態のコイル接合体１０は、コイル１１の巻回の端部１１Ｅ（以下、コイル端部１１Ｅという。）に端子１２が圧接されたものである。以下、本実施形態のコイル接合体１０を、端子付きコイル１０と称する。より具体的には、コイル１１は、一組のコイル端部１１Ｅ（始端部１１ＥＳおよび終端部１１ＥＥ）を有しており、該コイル端部１１Ｅの少なくとも一方に端子１２が接続されている。本実施形態では一例として、端子付きコイル１０はコイル１１の両方のコイル端部１１Ｅ（始端部１１ＥＳおよび終端部１１ＥＥ）のいずれにも端子１２が接続されている構成を例に説明する。また、この例では、端子１２はいずれも同様の構成（形状）とするが、始端部１１ＥＳと終端部１１ＥＥにそれぞれ接続する端子１２が異なる形状であってもよい。また、端子１２は、コイル端部１１Ｅのいずれか（始端部１１ＥＳまたは終端部１１ＥＥ）に接続されるものであってもよい。
コイル１１の部材（第一の金属部材１３）は好適には軽量な金属であり、例えば、アルミニウム（Ａｌ）である。また、端子１２の部材（第二の金属部材１４）はこの例では第一の金属部材１３とは異なる金属であって、好適には導電性の高い金属であり、例えば銅（Ｃｕ）である。
本実施形態のコイル１１は、一例としてステータコアのティース部分に取り付けられてステータ（固定子）を構成するものであり、この場合、一つのコイル１１の螺旋構造の周回部分の全てが一つのティース部分に装着可能となるように巻回されている。換言すると、コイル１１は、螺旋構造の周回部分の軸が略一致するように（周回部分がコイル１１の螺旋軸方向に略重畳するように）巻回された、所謂、集中巻きのコイルである。また、この例では、コイル１１は、平導体を巻回したいわゆるエッジワイズコイルであり、より具体的には、それぞれ直線部分を有する帯状の複数の平導体（コイル片）を連続して接続し、螺旋構造体５０を形成したものである。
図２を参照して、コイル１１の構成について更に説明する。既に述べたように、本実施形態のコイル１１は、帯状の複数の平導体Ｃをそれらの直線部において帯長手方向（螺旋進行方向）に沿ってつなぎ合わせ、それら平導体Ｃの螺旋進行方向の端面同士を突き合わせて押圧（圧接、例えば、冷間圧接）し、所望の巻き数となるように連続させて螺旋構造体５０としたものである。螺旋構造体５０の１周分の領域（以下、１周分領域ＣＲという）は、巻回の角部が略直角であり、螺旋構造体５０の軸方向から見た正面視（同図（Ａ），図１（Ａ））において外周側および内周側のいずれも（略）矩形状となる。またこのコイル１１を構成する平導体Ｃを、以下の説明ではコイル片Ｃとも称する。
同図（Ｂ）に示すように本実施形態の平導体（コイル片）Ｃは、例えば、帯長手方向ＢＬ（螺旋構造の進行方向）の直線部に交差（直交）する方向（帯短手方向ＢＳ）に切断した場合の切断面（Ｘ－Ｘ線断面）が、同図（Ｃ）に示すように矩形状または角丸矩形状の導体である。すなわち、コイル片Ｃは、対向する２つの幅広面ＷＳと、対向する２つの幅狭面ＷＴを有し、所定方向に長い帯状部材であって、以下の説明では平導体の一例として帯長手方向に直交する断面が、同図（Ｃ）の上図に示すように（略）矩形状の平導体を例に説明する。またコイル１１の端面ＴＳとは、螺旋構造の進行方向（帯長手方向）に延びる直線部に交差（直交）する方向に切断した場合の切断面に平行なコイル端部１１Ｅ（始端部１１ＥＳおよび終端部１１ＥＥ）の面をいう。
同図（Ｄ）～同図（Ｇ）に示すように、平導体（コイル片）Ｃはそれぞれ、例えばアルミニウム板（例えば、厚さ０．１ｍｍ～５ｍｍ程度）を所望の形状に打ち抜いて得られたものであり、少なくとも直線部ＳＴＲを有する。より詳細に、コイル片Ｃは、直線部と、少なくとも１つの方向変換部ＴＮを有する。ここで、方向変換部ＴＮは、帯長手方向の延在方向を変化させるように曲折した部位である。より詳細には、コイル片Ｃは、帯長手方向に沿って第一の方向に延在する第一直線部ＳＴＲ１と、第二の方向に延在する第二直線部ＳＴＲ２と、第一直線部ＳＴＲ１と第二直線部ＳＴＲ２との間に配置された方向変換部ＴＮを少なくとも有している。ここで、直線部ＳＴＲ（第一直線部ＳＴＲ１と第二直線部ＳＴＲ２）とは、それぞれ端面ＴＳに連続し、且つ押圧方向Ｐにおいて押圧による圧接量（押圧長さ）よりも長い直線領域を有する部位である。
方向変換部ＴＮを有するコイル片Ｃは、連続させた場合に螺旋形状となるように、帯長手方向に沿って同一方向（平面視において常に右方向、または左方向）に曲折しているものとする。またその方向変換部ＴＮの少なくとも１つ（好適には全て）は、非湾曲（例えば、略直角）形状の角部であることが望ましい。この例では、方向変換部ＴＮは同図（Ｄ）にハッチングで示すように、略正方形状領域である。また、本実施形態のコイル片Ｃの端面ＴＳは、コイル片Ｃの方向変換部ＴＮを除いた直線部に位置するものとする。
より具体的に、コイル片Ｃは、方向変換部ＴＮが１個のＬ字状（同図（Ｄ）），方向変換部ＴＮが２個のＵ字状（同図（Ｅ）），方向変換部ＴＮが３個のＣ字状（同図（Ｆ））、方向変換部ＴＮが４個のＣ字状（同図（Ｇ））のいずれかの形状である。複数のコイル片Ｃは、全てのコイル片Ｃが同じ形状であってもよいし、同図（Ｄ）～同図（Ｇ）の少なくともいずれかの形状の組合せであってもよい。また、同図（Ｄ）～同図（Ｇ）の少なくともいずれかの形状のコイル片Ｃと、方向変換部ＴＮを有しない直線状（Ｉ字状のコイル片Ｃの組合せであってもよい。さらに図示は省略するが、方向変換部ＴＮが４個のＯ字状のコイル片Ｃであってもよい。以下の例では、全てのコイル片Ｃが同図（Ｅ）に示すＵ字状である場合を例に説明する。
このような複数の平導体Ｃは螺旋進行方向の端面ＴＳ同士を突合せて圧接（例えば、冷間圧接）により接合される。つまり、コイル１１は、螺旋構造体５０（１周分領域ＣＲ）の、方向変換部ＴＮ（図１（Ａ）にドットのハッチングで示す）を除く直線部ＳＴＲに圧接による接合部１５（同図（Ａ）参照）が設けられている（接合部１５は、方向変換部ＴＮ（角部）に含まれない）。
また、コイル端部１１Ｅはそれぞれ、コイル直線部１１ＳＴを有している。コイル直線部１１ＳＴとは、コイル１１の端面ＴＳに連続し、押圧（圧接）の工程における押圧方向Ｐに沿う直線領域であって、当該直線領域の長さが押圧長さ（圧接量）ＣＰＬよりも長い部位である。押圧長さＣＰＬは押圧の工程で短縮される長さであり、これについては後述する。コイル直線部１１ＳＴも単位コイル片Ｃの直線部ＳＴＲである。
なお、同図（Ａ）では説明の便宜上接合部１５を破線で示したが、特に冷間圧接の場合には金属の原子結合となるため、接合部１５は外観の目視では認識困難（略視認不可）となる程度に一体的に確実に接合されている。これにより、複数のコイル片Ｃを接着材（固着材、ロウ付けなど）で平面接続したり、溶接などにより接続するような構成と比較して、接合部１５の安定性を圧倒的に高めることができる。
また、コイル１１の平面視（同図（Ａ））の形状（特に内周側の形状）を略矩形状にすることができるので、例えば、モータのステータに取り付ける場合においてコイル１１の占積率を高めることができる。これにより、当該コイル１１を採用したモータの低抵抗化・高効率化を実現できる。
更にアルミニウムで構成されたコイル１１は、例えば銅で構成された同形状のコイルと比較してその重量を１／３に、またコストも１／３に低減することができる。
図３は、端子１２の例を示す概要図である。同図（Ａ）～同図（Ｃ）、同図（Ｅ）は端子１２の図１（Ａ）に対応する正面図であり、同図（Ｄ）は図１（Ｃ）に対応する側面図である。
端子１２は、導電性の良好な銅などの金属部材により構成され、コイル端部１１Ｅに接続する第１端部１２Ａと、外部の構成（例えば、電源などに接続する配線部材、バスバー、他の部品等）と接続する第２端部１２Ｂを有する。第１端部１２Ａには端面１２ＡＳが露出し、第２端部１２Ｂには端面１２ＢＳが露出する。
端子１２の形状はコイル１１の導出側の構成に応じて任意であるが、例えば、同図（Ａ）に示すように、コイル端部１１Ｅに接続する側の第１端部１２Ａの形状がコイル端部１１Ｅと同等の平導体の形状で、第２端部１２Ｂに他の構成との係合部１２Ｃなどが設けられていても良い。また、同図（Ｂ）に示すように第１端部１２Ａの形状がコイル端部１１Ｅと同等の平導体の形状で、第２端部１２Ｂが丸線あるいは細い（太い）平導体などの異形状であってもよい。また、同図（Ｃ）に示すように第１端部１２Ａから第２端部１２Ｂに至るまで、二次元平面内で１または複数の曲折部１２Ｄを含んで構成されていてもよいし、同図（Ｄ）に示すように三次元空間内で１または複数の曲折部１２Ｄを含んで構成されてもよく、同図（Ｅ）に示すように曲線部１２Ｅを含んでもよい。またこれら（同図（Ａ）～同図（Ｅ）の少なくともいずれかを組合わせて構成されていてもよい。
端子１２は、第１端部１２Ａと第２端部１２Ｂとを繋ぐ（その間の）端子配線部１２Ｗを含んで構成される。また端子配線部１２Ｗは少なくとも端子直線部１２ＳＴを含む。ここで、本実施形態の端子直線部１２ＳＴは、第１端部１２Ａに連続し、押圧（圧接）の工程における押圧方向Ｐに沿う直線領域を有しており、当該直線領域の長さが押圧長さ（圧接量）ＣＰＬよりも長い部位である。また、端子配線部１２Ｗは端子直線部１２ＳＴに加えて他の端子直線部１２ＳＴ´を有しても良い。
具体的には、端子配線部１２Ｗは、端子直線部１２ＳＴのみ（図３（Ａ）、同図（Ｂ））、または端子直線部１２ＳＴおよび他の端子直線部１２ＳＴ´と少なくとも１つの方向変換部ＴＮ（図３においてドットのハッチングで示す）を含む形状（同図（Ｃ）～同図（Ｅ））、またはこれら（同図（Ａ）～同図（Ｅ）の少なくとも何れかの組合せの形状を有する。
ここで、方向変換部ＴＮは、帯長手方向の延在方向（電流経路となる方向）を変化させるように曲折（湾曲）した部位である。より詳細には、端子配線部１２Ｄが曲折する形状の場合（例えば同図（Ｃ），同図（Ｄ）），端子配線部１２Ｗは、電流経路において異なる方向に延在する２つの直線部（例えば、第一の方向に延在する端子直線部１２ＳＴと、第二の方向に延在する他の端子直線部１２ＳＴ´）と、これらの間に配置された方向変換部ＴＮを少なくとも有している（同図（Ｃ）および同図（Ｄ）では、２つの異なる他の端子直線部１２ＳＴ´間とこれらの間の方向変換部ＴＮも存在している）。なお、同図（Ｅ）に示す曲線部１２Ｅは、方向変換部ＴＮの一部である。
そして、本実施形態では、コイル端部１１Ｅと端子１２の第１端部１２Ａとが、直接突き合わされて接合される。詳細には、図１（Ａ）に示すようにコイル端部１１Ｅのコイル直線部１１ＳＴにおける端面ＴＳと、第１端部１２Ａの端子直線部１２ＳＴにおける端面１２ＡＳ同士を突き合わせて押圧（例えば、冷間圧接）し、接合部１６を形成する。
ここで、端子１２の端面１２ＡＳは、第１端部１２Ａ（端子直線部１２ＳＴ）において押圧工程における押圧方向Ｐに交差（直交）する方向に切断した場合の切断面と平行な終端の面である。
つまり、コイル端部１１Ｅと端子１２の第１端部１２Ａとの圧接による接合部１６は、接合後の端子付きコイル１０における直線部１０ＳＴ（端子付きコイル１０の方向変換部ＴＮを除く直線部１０ＳＴ）に形成される。換言すると、接合部１６は、端子付きコイル１０における方向変換部ＴＮ（角部）には含まれない位置に存在する（図１（Ａ））。
端子１２の第１端部１２Ａは、その端面１２ＡＳが例えば、コイル端部１１Ｅのコイル片Ｃの形状に合わせた形状（サイズ）に構成される。
具体的には、第１端部１２Ａ（端子直線部１２ＳＴ）の端面１２ＡＳは、コイル端部１１Ｅのコイル直線部１１ＳＴにおける端面ＴＳの形状（この例では平角形状）と略一致するように、矩形状で同等のサイズ（略一致する矩形状）に構成される。一方、第２端部１２Ｂ（の端面１２ＢＳ）の形状は接続する配線等の形状に応じて任意に選択される。
図１において、説明の便宜上、接合部１６を点線で明示しているが、冷間圧接の場合、接合部１６はコイル端部１１Ｅの端面ＴＳと第１端部１２Ａの端面１２ＡＳの位置が外観の目視では認識困難（略視認不可）となる程度に一体的に確実に接合されている。これにより、端子１２とコイル１１を接着材（固着材、ロウ付けなど）で接続したり、溶接あるいはねじ止めなどにより接続するような構成と比較して、接合部１６の安定性を圧倒的に高め、十分な接続強度を得ることができる。
また、コイル１１と端子１２を一体的に（連続的且つ滑らかに）接続できるため、溶接や接着あるいはねじ止めなどで両者を接合する場合と比較して接合部１６における抵抗の増加を抑制し、構造の複雑化を回避できる（接合部１６を必要最小限の構成にすることができる）。
このように本実施形態の端子付きコイル１０によれば、コイル１１を例えば軽量な第一の金属部材１３（例えばアルミニウムなど）で構成した場合であっても、端子１２は導電性の良好な第二の金属部材１４（例えば銅など）で構成することができるため、端子１２と配線部材（バスバーなど）とを溶接で接合することができる。つまり、従来の同種の金属部材を溶接する装置（例えば、銅と銅とを溶接する装置）を利用できるので、異素材の溶接による接合不良を回避し、また異素材を溶接するための別途の（特殊な）装置や工程を採用することなく、容易に接合することができる。また、コイル１１を例えば、銅などで製造する場合と比較して、コストを１／３に、重量も１／３にすることができる上、配線部材の抵抗を低減しつつも十分な接合強度を得ることができる。従って、大電流領域での使用も可能であり、当該コイルをモータなどに採用した場合には、軽量かつ安価でさらに高効率化を図ることができる。
なお、この端子付きコイル１０は、端子１２が露出した状態でコイル１１が樹脂にて皮膜される。
＜端子付きコイルの製造方法＞
図４から図７を参照して、本実施形態の端子付きコイル１０の製造方法について説明する。図４はコイル１１の螺旋軸方向から見たコイル片Ｃの正面概要図である。図５はコイル１１と端子１２の接続の状態を示す図であり、同図（Ａ）～同図（Ｃ）がコイル１１の螺旋軸方向から見たコイル片Ｃと端子１２の正面概要図であり、同図（Ｄ）は同図（Ａ）の、同図（Ｅ）は同図（Ｂ）の、同図（Ｆ）および同図（Ｇ）は同図（Ｃ）のそれぞれ図示左方向から見た側面図である。また、図６はコイル１１の螺旋軸方向から見たコイル片Ｃおよび端子１２の正面概要図であり、図７は、複数のコイル片Ｃの接続の状態を説明するための図であり、複数のコイル片Ｃが接合された状態を正面図として展開した概要図である。ここでは一例として図２（Ｅ）に示すようなＵ字形状の複数のコイル片を順次圧接してコイル１１を形成する方法について説明する。なお、以下の説明において接合前のコイル片を単位コイル片Ｃといい、接合済みのコイル片を接合コイル片ＣＣという。
図４から図７を参照して、本実施形態の端子付きコイル１０の製造方法について説明する。図４はコイル１１の螺旋軸方向から見たコイル片Ｃの正面概要図である。図５はコイル１１と端子１２の接続の状態を示す図であり、同図（Ａ）～同図（Ｃ）がコイル１１の螺旋軸方向から見たコイル片Ｃと端子１２の正面概要図であり、同図（Ｄ）は同図（Ａ）の、同図（Ｅ）は同図（Ｂ）の、同図（Ｆ）および同図（Ｇ）は同図（Ｃ）のそれぞれ図示左方向から見た側面図である。また、図６はコイル１１の螺旋軸方向から見たコイル片Ｃおよび端子１２の正面概要図であり、図７は、複数のコイル片Ｃの接続の状態を説明するための図であり、複数のコイル片Ｃが接合された状態を正面図として展開した概要図である。ここでは一例として図２（Ｅ）に示すようなＵ字形状の複数のコイル片を順次圧接してコイル１１を形成する方法について説明する。なお、以下の説明において接合前のコイル片を単位コイル片Ｃといい、接合済みのコイル片を接合コイル片ＣＣという。
また、以下の説明において、複数のコイル片（平導体）Ｃを連続（接続）させた螺旋構造体であって、コイル（完成状態の螺旋構造体５０）１１として完成する以前の螺旋構造体（コイル片Ｃを引き続き接続する予定の螺旋構造体）もコイル片Ｃに含まれるものとする。つまり、以下の説明において、コイル片Ｃには、直線状、または帯長手方向において一または複数の方向変換部ＴＮを有する最小単位のコイル片（接続前のコイル片）と、該最小単位のコイル片を複数接続し、コイル１１（完成予定の螺旋構造体５０）の１周分領域ＣＲより長い螺旋構造が形成されたコイル片とが含まれる。また、説明の便宜上、これらの区別が必要な場合には、最小単位のコイル片を単位コイル片Ｃ０（Ｃ０１、Ｃ０２、Ｃ０３・・・Ｃ０Ｎ）といい、単位コイル片Ｃ０を複数接続したものであってコイル１１（完成予定の螺旋構造体５０）となる以前のコイル片の接合体を接合コイル片ＣＣ（ＣＣ１，ＣＣ２…、ＣＣＮ）といい、完成予定（完成状態）の螺旋構造体５０をコイル１１、という。
まず、図４（Ａ）に示すように螺旋構造体５０の１周目の１周分領域ＣＲ１を形成するために２つのＵ字状の単位コイル片Ｃ０１，Ｃ０２を準備する。この例では、コイル端部１１Ｅ（始端部１１ＥＳ）を含む単位コイル片Ｃ０１は２つの長辺領域の長さが非対称なＵ字状を呈しており（同図（Ａ）上図）、他の単位コイル片Ｃ０２は２つの長辺領域の長さが対称なＵ字状を呈している（同図（Ａ）下図）。
２つのＵ字状の単位コイル片Ｃ０１，Ｃ０２は、それぞれの帯長手方向（螺旋進行方向）の一方側の端面ＴＳ１２，ＴＳ２１同士を当接させた状態（圧接前の状態）で仮想的な螺旋構造体の１周分領域（以下、仮想１周分領域ＣＲ´）を形成可能である（同図（Ｂ））。
そして、不図示の接合装置(圧接装置)によって、単位コイル片Ｃ０１，Ｃ０２を保持し、単位コイル片Ｃ０１の一方の端面ＴＳ１２と、単位コイル片Ｃ０２の一方の端面ＴＳ２１同士を突き合わせ、押圧（冷間圧接）して接合コイル片ＣＣ１を形成する。このとき、接合装置は例えば、単位コイル片Ｃ０１と単位コイル片Ｃ０２のそれぞれの直線部分において端面ＴＳ１２，ＴＳ２１同士を押圧し、直線部分の長さを短縮することで、接合コイル片ＣＣ１の１周分領域（接合１周分領域）の長さをコイル１１の１周分領域ＣＲの長さに一致させる（同図（Ｃ））。
単位コイル片Ｃ０１，Ｃ０２を突き合わせて押圧すると接合部１５が形成されるとともに、当該接合部１５には押し出しによってコイル片Ｃの幅広面ＷＳに対して垂直方向に突出するバリ（不図示）が生じる。従って、接合部１５の形成後には、そのバリを切断や切削により除去する。なお、既述のとおり接合部１５は実際には視認困難（不能）であるが説明の便宜上実線で示している（以下同様）。
引き続き、例えば、単位コイル片Ｃ０２と同形状の単位コイル片Ｃ０３を準備し（同図（Ｄ））、接合コイル片ＣＣ１（例えば、単位コイル片Ｃ０２）の他方の端面ＴＳ２２と、単位コイル片Ｃ０３の一方の端面ＴＳ３１とを同様に冷間圧接し、接合コイル片ＣＣ２を形成する（同図（Ｅ））。なお、同図（Ｄ）、同図（Ｅ）以降の図では単位コイル片Ｃ０１（接合済みの単位コイル片Ｃ，接合コイル片ＣＣ）の図示は省略している。また、圧接後に接合部１５のバリを除去する。
以降必要に応じて圧接とバリの除去を所定の巻き数Ｎ分繰り返すことにより、Ｎターンの１周分領域ＣＲを有する螺旋構造のコイル１１が形成される（図７（Ａ））。なお、図４（Ｆ）に示すように、最終の単位コイル片Ｃ０Ｎ（コイル端部１１Ｅ（終端部１１ＥＥ）を含む単位コイル片Ｃ０Ｎ）も、最初の単位コイル片Ｃ０１と同様、２つの長辺領域の長さが非対称なＵ字状を呈している。
次に、図５（Ａ）、同図（Ｄ）に示すように、接合装置によってコイル１１の始端部１１ＥＳ側と端子１２を保持し、同図（Ｂ）、同図（Ｅ）に示すように、コイル片Ｃ同士の圧接の場合と同様に、始端部１１ＥＳ（端面ＴＳ１１）と端子１２の第１端部１２Ａの端面１２ＡＳ同士を突き合わせる。既に述べているように、コイル１１（コイル端部１１Ｅ）は、押圧方向Ｐ（同図（Ａ）、同図（Ｂ）、同図（Ｄ），同図（Ｅ）に白抜き矢印で示す）に沿う直線領域であってその長さが押圧長さ（圧接量）ＣＰＬよりも長いコイル直線部１１ＳＴを有している。また、端子１２は、押圧方向Ｐに沿う直線領域であってその長さが押圧長さ（圧接量）ＣＰＬよりも長い端子直線部１２ＳＴを有している。つまり、コイル端部１１Ｅ（始端部１１ＥＳ）のコイル直線部１１ＳＴにおける端面ＴＳ１１と、第１端部１２Ａの端子直線部１２ＳＴにおける端面１２ＡＳ同士を突き合わせ当接させる。
そして、同図（Ｃ）、同図（Ｆ）に示すように、両者を付き合わせた状態でコイル直線部１１ＳＴと端子直線部１２ＳＴをそれぞれ所定の圧接量（押圧長さ）ＣＰＬ分、コイル直線部１１ＳＴと端子直線部１２ＳＴの直線の延在方向に沿って互いに押し込み、（冷間）圧接する。
つまり、接合前の単位コイル片Ｃ０１は、端子１２と接合される領域の押圧方向Ｐに沿う長さ（長辺領域の長さ）１１ＬＳが、端子１２と接合後の（完成状態の）押圧方向Ｐに沿う長さ（長辺領域の長さ）１１ＬＥより圧接量ＣＰＬ分長くなるように設定されている。同様に、接合前の端子１２は、その押圧方向Ｐに沿う長さ１２ＬＳが、コイル１１と接合後の（完成状態の）の押圧方向Ｐに沿う長さ１２ＬＥより圧接量ＣＰＬ分長くなるように設定されている（同図（Ｂ），同図（Ｅ）、同図（Ｃ）および同図（Ｆ））。
このため、既述のとおり、端子１２の端子直線部１２ＳＴは、圧接量ＣＰＬよりも長い直線領域を有するように、設定されている。
このように、コイル直線部１１ＳＴにおける端面ＴＳ１１と、端子直線部１２ＳＴにおける端面１２ＡＳ同士を突き合わせ押圧し、互いに圧接量ＣＰＬの分、短縮させて、コイル１１と端子１２の接合部１６を形成する。従って、コイル１１と端子１２の接合部１６も、端子付きコイル１０の直線部１０ＳＴ（方向変換部ＴＮ（角部；同図にドットのハッチングで示す）を除く領域）に形成される。換言すると、接合部１６は、端子付きコイル１０の方向変換部ＴＮ（角部）には含まれない。
また当該接合部１６には押し出しによってコイル片Ｃの幅広面ＷＳに対して垂直上下方向に突出するバリ６０が生じる。従って、接合部１６の形成後には、そのバリ６０を切断や切削などにより除去する（同図（Ｇ））。なお、既述のとおり接合部１６は実際には視認困難（不能）であるが説明の便宜上実線で示している（以下同様）。
また、図６に示すように、接合装置によって同様に、コイル１１の終端部１１ＥＥ側と他の端子１２を保持し（同図（Ａ））、終端部１１ＥＥ（端面ＴＳＮ２）と端子１２の第１端部１２Ａの端面１２ＡＳ同士を突き合わせる。より詳細には、コイル１１端部１１Ｅ（終端部１１ＥＥ）のコイル直線部１１ＳＴにおける端面ＴＳＮ２と、第１端部１２Ａの端子直線部１２ＳＴにおける端面１２ＡＳ同士を突き合わせ当接させる（同図（Ｂ））。
そして、同図（Ｃ）に示すように、両者を付き合わせた状態でコイル直線部１１ＳＴと端子直線部１２ＳＴをそれぞれ所定の圧接量（押圧長さ）ＣＰＬ分、押圧方向Ｐ（白抜き矢印で示す）に沿って互いに押し込み、（冷間）圧接する。これによりコイル１１と端子１２の接合部１６を形成し、圧接後に接合部１６のバリを除去する。このようにして、コイル１１の始端部１１ＥＳと終端部１１ＥＥとにそれぞれ端子１２が接続された端子付きコイル１０が得られる（図７（Ｂ））。
なお、コイル１１の終端部１１ＥＥとなる単位コイル片Ｃ０Ｎの端子１２と接続する長辺領域の接続前の長さ１１ＬＳと端子１２の接続前の長さ１２ＬＳ、押圧量ＣＰＬおよび接続後のそれぞれの長さ１１ＬＥ、１２ＬＥの設定については、図５で説明したコイル１１の始端部１１ＥＳ側と同様であるので説明は省略する。
なお、ここでは端子１２は完成したコイル１１に接続する場合を説明したが、図７（Ｃ）～同図（Ｅ）に示すように始端部１１ＥＳとなる単位コイル片Ｃ０１および終端部１１ＥＥとなる単位コイル片Ｃ０Ｎにそれぞれ予め端子１２を圧接しておき、端子１２が接続された単位コイル片Ｃ０１、Ｃ０Ｎを用いて、上述の方法によりコイル１１を製造してもよい。具体的には、まず端子１２の第１端部１２Ａの端子直線部１２ＳＴにおける端面１２ＡＳと１つめの単位コイル片Ｃ０１の一方のコイル直線部１１ＳＴにおける端面ＴＳ１１とを圧接して接合コイル片ＣＣ１を形成し、圧接後に接合部１６のバリを除去する。また、他の端子１２の第１端部１２Ａの端子直線部１２ＳＴにおける端面１２ＡＳと最後となる単位コイル片Ｃ０Ｎの一方のコイル直線部１１ＳＴにおける端面ＴＳＮ２と圧接して接合コイル片ＣＣＮを形成し、圧接後に接合部１６のバリを除去する（図６（Ｃ））。
そして、接合コイル片ＣＣ１の他方の端部（単位コイル片０１の他方の端部）ＴＳ１２に次の単位コイル片Ｃ０２の一方の端面ＴＳ２１を接続し、圧接後に接合部１５のバリを除去する。その後順次単位コイル片Ｃを接続し（図６（Ｄ））、最後に接合コイル片ＣＣＮを圧接し、バリを除去して端子付きコイル１０を形成してもよい（図６（Ｅ））。
また、端子１２は、（端子１２として）図３に示すような完成形状のものを接続してもよいし、完成形状よりも長い（大きい）端子片をコイル１１（またはコイル片Ｃ）に圧接した後、切断、打ち抜き、切除などによって端子片を所望の（完成形状として予定される）形状に加工してもよい。端子１２の形状が小さい場合には、それより長い（大きい）端子片の状態で圧接することにより、接合装置における端子片の保持を確実にすることができる。
なお、コイル１１と端子１２とを圧接した後、端子１２部分を露出させた状態で、コイル１１を樹脂にて皮膜する。
以上、本実施形態のコイル１１は複数のコイル片Ｃを圧接して螺旋構造を形成したエッジワイズコイルを例に説明したが、これに限らず、長手方向に交差（直交）する断面形状が略円形の丸線状のコイル片（導体）Ｃを複数準備し、これらの帯長手方向両端の端面同士を圧接して螺旋構造を形成したコイル１１であってもよい。また、連続する長尺の平導体や丸線導体を所望の巻き数で巻回してなるコイル１１であってもよいし、一部は複数の平導体（丸線導体）の端面同士を突き合わせ圧接して構成され、一部は巻回してなるコイル１１であってもよい。
また、上記の例では、コイル１１がアルミニウムで、端子１２が銅である場合を説明したが、コイル１１および端子１２の金属部材は、非鉄金属系材料など冷間圧接できる金属部材であればよい。具体的には、第一の金属部材１３と第二の金属部材１４はそれぞれ、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅ニッケル合金、真鍮、亜鉛、銀、銀合金、ニッケル、金、その他合金等の金属部材であってもよく、錫メッキ、銀メッキ、ニッケルメッキを含む部材であってもよい。また、コイル１１（第一の金属部材１３）と端子１２（第二の金属部材１４）は同種（同じ）金属部材であってもよい。
また、本実施形態の端子付きコイル１０に、第一の金属部材１３および第二の金属部材１４のいずれとも異なる第三の金属部材が含まれていてもよく、その場合、第三の金属部材はその端部の端面を、コイル１１の端面および／または端子１２の端面に突き合わせて（冷間）圧接されたものであってもよい。
また、方向変換部ＴＮは、平面視において略正方形状に限らず、所定の曲率の湾曲形状であってもよい。
尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
本発明は、ステータ及びモータに適用することができる。
１０ 端子付きコイル
１０ＳＴ 直線部
１１ コイル
１１Ｅ コイル端部
１１ＥＥ 終端部
１１ＥＳ 始端部
１１ＳＴ コイル直線部
１２ 端子
１２Ａ 第１端部
１２Ｂ 第２端部
１２Ｃ 係合部
１２Ｄ 曲折部
１２Ｄ 端子配線部
１２Ｅ 曲線部
１２ＳＴ 端子直線部
１２Ｗ 端子配線部
１５ 接合部
１６ 接合部
５０ 螺旋構造体
６０ バリ
ＴＮ 方向変換部
１０ＳＴ 直線部
１１ コイル
１１Ｅ コイル端部
１１ＥＥ 終端部
１１ＥＳ 始端部
１１ＳＴ コイル直線部
１２ 端子
１２Ａ 第１端部
１２Ｂ 第２端部
１２Ｃ 係合部
１２Ｄ 曲折部
１２Ｄ 端子配線部
１２Ｅ 曲線部
１２ＳＴ 端子直線部
１２Ｗ 端子配線部
１５ 接合部
１６ 接合部
５０ 螺旋構造体
６０ バリ
ＴＮ 方向変換部
Claims (11)
- 巻回される第一の金属部材からなるコイルと、
前記コイルの巻回の開始および／または終了の端部に接続する第二の金属部材からなる端子を備えるコイル接合体であって、
前記コイルは一の方向に曲折しながら巻回され、前記端部は曲折の方向を変えることなく該コイルの周回領域における長辺の延長線上に導出され、
前記コイルと前記端子との接合部は端面同士を突合せた圧接により構成され、
接合体直線部を有し、
前記接合体直線部は、前記接合部と、接合後コイル直線部と、接合後端子直線部を含み、
前記接合後コイル直線部は、前記接合部に連続して前記コイルの前記端面に交差する押圧方向に沿って延在する直線領域であり、
前記接合後端子直線部は、前記接合部に連続して前記端子の前記端面に交差する押圧方向に沿って延在する直線領域であり、
前記接合体直線部の長さは、押圧前の前記コイルにおけるコイル直線部と押圧前の前記端子における端子直線部を当接させた長さよりも短い、
ことを特徴とするコイル接合体。 - 前記コイルは、帯状の複数の平導体を連続して接合することにより螺旋構造体を構成したものであり、該螺旋構造体の１周分の領域は、少なくとも内周側が角部を有する略矩形状である、
ことを特徴とする請求項１に記載のコイル接合体。 - 前記接合部は、前記角部を除く領域に設けられる、
ことを特徴とする請求項２に記載のコイル接合体。 - 前記第一の金属部材と前記第二の金属部材は異なる種類の金属である、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のコイル接合体。 - 前記コイルは樹脂で覆われる、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコイル接合体。 - 巻回される第一の金属部材からなるコイルの巻回の開始および／または終了の端面に、第二の金属部材からなる端子の端面を接続するコイル接合体の製造方法であって、
前記コイルは一の方向に曲折しながら巻回され、該コイルの端部は曲折の方向を変えることなく該コイルの周回領域における長辺の延長線上に導出され、
前記コイルは、該コイルの前記端面に連続し、該端面に交差する方向に延在するコイル直線部を含み、
前記コイル直線部は、圧接の工程における押圧方向に沿う直線領域であって、該直線領域の長さが押圧量よりも長い領域であり、
前記端子は、該端子の前記端面に連続し、該端面に交差する方向に延在する端子直線部を含み、
前記端子直線部は、圧接の工程における押圧方向に沿う直線領域であって、該直線領域の長さが押圧量よりも長い領域であり、
前記端子直線部と前記コイル直線部の延在方向が揃うように、前記端面同士を突合せて前記押圧量の分短縮するように圧接し、接合部を形成する工程とを有する、
ことを特徴とするコイル接合体の製造方法。 - 帯状の複数の平導体を準備し、螺旋構造を形成するように端面同士を突き合わせて圧接し、前記コイルを形成する工程を有する、
ことを特徴とする請求項６に記載のコイル接合体の製造方法。 - 前記コイルの１周分の領域の少なくとも内周側を、角部を有する略矩形状に形成し、該角部を除く領域に前記接合部を形成する、
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載のコイル接合体の製造方法。 - 前記接合部に形成されるバリを除去する工程を有する、
ことを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載のコイル接合体の製造方法。 - 前記コイルを樹脂で被覆する工程を有する、
ことを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれかに記載のコイル接合体の製造方法。 - 前記第一の金属部材と前記第二の金属部材は異種の金属部材である、
ことを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれかに記載のコイル接合体の製造方法。
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