JPWO2016035766A1 - ステータ組立方法及びステータ - Google Patents

Abstract

導線を複数周巻回して形成され、スロット収容予定部とコイルエンド予定部とを有する同芯巻きコイルを、バックヨークからそれぞれ径方向内側へ向かって延びる隣接するティース間に形成されるスロットであって、該スロット同士の間隔が径方向外側に向かうほど広くなるように形成された円環状のステータコアに装着するステータ組立方法であって、複数の同芯巻きコイルが円環状に配置されたコイルアッセンブリを形成する工程と、ステータコアの内径側の空間に配置されたコイルアッセンブリを外径側に押出し、ステータコアのスロットに挿入する工程と、を備え、複数の同芯巻きコイルのそれぞれは、コイルエンド予定部に、軸方向外側に向く頂点部を有しており、複数の同芯巻きコイルのそれぞれの軸方向両側のコイルエンド予定部の頂点部間の軸方向距離が、ステータコアの外径側に装着される導線から、ステータコアの内径側に装着される導線にかけて徐々に短くなるように形成されている。

Description

本開示は、ステータ組立方法及びステータに関する。

従来、それぞれ内周に開口する開口部を有する複数のスロットを備えるステータコアに複数のコイルが装着されるステータ組立方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１記載の各コイルは、平角線からなる巻線により、複数周周回して形成されている。各コイルは、スロットに挿入される側辺部と、側辺部に連続するコイルエンド部と、を有している。このステータ組立方法において、上記のコイルは、ステータコアへの装着の前にそのステータコアの中心に空いた空間に配置され、そして、その配置後にステータコアのスロットに側辺部が挿入されるように内径側から外径側へ放射状に押し出される。かかる押し出しが行われる際、各コイルは、両側の側辺部の間隔が拡げられつつ、ステータコアの端面からのコイルエンド部の軸方向高さが低くなるように変形される。

特開２０１１−１９３５９７号公報

上記の如く、コイルは、平角線からなる巻線により、複数周周回して形成されている。かかる構造では、コイルは、ステータコアへの装着時に内径側から外径側へ押し出される際、内径側の平角線の変形量と外径側の平角線の変形量とが互いに異なるものとなる。具体的には、ステータコアの内径側に装着される平角線の変形量が比較的小さく、一方、ステータコアの外径側に装着される平角線の変形量が比較的大きくなる。このため、仮にステータコアへの装着前のコイル形状が、ステータコアへの装着後のコイル形状を考慮することなく設計されていると、軸方向寸法を短縮するために装着前のコイル形状において各周のコイルエンド部の高さを所定高さになるように設計したとしても、挿入後の内径側のコイルの頂点部が、所定高さと比較して高くなってしまうという問題がある。

そこで、本開示は、内径側のコイルの頂点部の高さの増加を抑制し、コイルエンド部の軸方向の寸法を短縮できるステータ組立方法及びステータの提供を目的とする。

本開示の一局面によれば、導線を複数周巻回して形成され、スロット収容予定部とコイルエンド予定部とを有する同芯巻きコイルを、バックヨークからそれぞれ径方向内側へ向かって延びる隣接するティース間に形成されるスロットであって、該スロット同士の間隔が径方向外側に向かうほど広くなるように形成された円環状のステータコアに装着するステータ組立方法であって、
複数の前記同芯巻きコイルが円環状に配置されたコイルアッセンブリを形成する工程と、
前記ステータコアの内径側の空間に配置された前記コイルアッセンブリを形成する複数の前記同芯巻きコイルを外径側に押出し、前記ステータコアの前記スロットに挿入する工程と、を備え、
複数の前記同芯巻きコイルのそれぞれは、前記コイルエンド予定部に、軸方向外側に向く頂点部を有しており、複数の前記同芯巻きコイルのそれぞれの軸方向両側の前記コイルエンド予定部の前記頂点部間の軸方向距離が、前記ステータコアの外径側に装着される導線から、前記ステータコアの内径側に装着される導線にかけて徐々に短くなるように形成されていることを特徴とするステータ組立方法が提供される。

本開示の他の一局面によれば、円環状の鋼板を積層することにより形成され、バックヨークからそれぞれ径方向内側へ向かって延びる複数のティースと、隣接する前記ティース間に形成されるスロットと、を有するステータコアと、
同一の導線で連続して複数周巻回して形成され、異なる前記スロットに収容される複数のスロット収容部と、前記スロット収容部同士を接続すると共に軸方向外側に向く頂点部を備えたコイルエンド部と、を有する複数のコイルとを備え、
前記コイルは、内径側に配置される１周分の導線の長さは、外径側に配置される１周分の導線の長さより短くなるように構成されると共に、内径側の前記頂点部と前記ステータコアの端面との距離と外径側の前記頂点部と前記ステータコアの端面との距離は等しくなるように構成されている、ステータが提供される。

本開示によれば、内径側のコイルの頂点部の高さの増加を抑制し、コイルエンド部の軸方向の寸法を短縮できるステータ組立方法及びステータが得られる。

本発明のステータ組立方法が適用される平角線同芯巻きコイルの一実施例の構成図である。 本実施例の平角線同芯巻きコイルの、リード線部の曲げ変形前後における斜視図である。 本実施例の平角線同芯巻きコイルの、ステータコアへの装着の前の状態を表した図である。 本実施例の平角線同芯巻きコイルの、ステータコアへの装着の前の状態を表した３面図である。 本実施例における周方向に隣接する２つの平角線同芯巻きコイルの位置関係を表した図である。 本実施例における周方向に隣接する２つの平角線同芯巻きコイルの位置関係を表した図である。 本実施例において複数の平角線同芯巻きコイルから円環籠状のコイルアッセンブリを形成する手順の一例を表した図である。 本実施例の平角線同芯巻きコイルの、ステータコアへの装着の前の状態を表した図である。 本実施例の平角線同芯巻きコイルの、ステータコアへの装着の前の状態を表した図である。 本実施例の平角線同芯巻きコイルの、ステータコアへの装着の後の状態を表した図である。 本実施例の平角線同芯巻きコイルの、ステータコアへの装着の後の状態を表した図である。 本実施例の平角線同芯巻きコイルのコイルエンド部の、ステータコアへの装着の前の状態を表した模式図である。 本実施例の平角線同芯巻きコイルのコイルエンド部の、ステータコアへの装着の前の状態を表した模式図である。 本実施例の平角線同芯巻きコイルのコイルエンド部の、ステータコアへの装着の後の状態を表した模式図である。 本実施例の平角線同芯巻きコイルのコイルエンド部の、ステータコアへの装着の後の状態を表した模式図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

図１は、本発明のステータ組立方法が適用される平角線同芯巻きコイル１０の一実施例の構成図を示す。図２は、本実施例の平角線同芯巻きコイル１０の、リード線部の曲げ加工前後における斜視図を示す。図３Ａ及び図３Ｂは、本実施例の平角線同芯巻きコイル１０の、ステータコアへの装着の前の状態を表した図を示す。図３Ａには斜視図を示し、図３Ｂには、ステータ軸中心側から径方向外側を見た際の正面図と、ステータ軸方向側から見た際の図と、ステータ周方向側から見た際の図の３面図を示す。図４Ａ乃至図４Ｂは、本実施例における周方向に隣接する２つの平角線同芯巻きコイル１０の位置関係を表した図を示す。尚、図４Ａにはステータ軸中心側から径方向外側を見た際の正面図を、また、図４Ｂにはステータ軸方向側から見た際の図を、それぞれ示す。また、図５は、本実施例において複数の平角線同芯巻きコイル１０から円環籠状のコイルアッセンブリを形成する手順の一例を表した図を示す。

本実施例の平角線同芯巻きコイル１０は、ステータ１２に用いられるステータコイルである。ステータ１２は、例えば三相交流モータなどの回転電機に用いられる固定子である。ステータ１２は、回転子であるロータに対して径方向外側に所定のエアギャップを介して配置された、通電によってロータを回転させる磁界を発生する部材である。ステータ１２は、平角線同芯巻きコイル１０と、ステータコア１４と、を備えている。

ステータコア１４は、中空円筒状に形成された部材である。ステータコア１４の内径側には、ロータを収容するための空間（内径側空間）１８が形成されている。尚、ステータコア１４は、絶縁コーティングされた複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成されていてもよい。また、ステータコア１４の径方向外側端面には、絶縁コーティングされた軟磁性体粉末を圧縮成型した材料で形成された円筒状のヨークが取り付けられていてもよい。

ステータコア１４は、円環状に形成されるバックヨーク２０と、バックヨーク２０の径方向内側端面から径方向内側（軸中心側）へ向けて延びるティース２２と、を有している。ティース２２は、バックヨーク２０に対して周方向に複数（例えば、４８個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。周方向に隣接する２つのティース２２の間には、平角線同芯巻きコイル１０が保持されるスロット２４が形成されている。各スロット２４は、軸中心側に開口しており、径方向外側に向けて延びている。各スロット２４は、周方向幅が径方向位置に関係なく略同じ或いは径方向外側ほど小さくなるように形成されている。ステータコア１４は、複数のスロット２４が軸中心から放射状に延びるように構成されている。

ステータコア１４には、ステータ１２をモータケースに取り付け固定するための耳部２６が設けられている。耳部２６は、ステータコア１４本体（具体的には、バックヨーク２０）の径方向外側端面（外周面）から径方向外側へ向けて突出した山型形状に形成されている。耳部２６は、周方向に離れて複数箇所（例えば３箇所）設けられている。各耳部２６には、軸方向に貫通する貫通穴２８が設けられている。ステータ１２は、耳部２６の貫通穴２８を貫通するボルトがモータケースを介してナット締結されることによりモータケースに固定される。

また、平角線同芯巻きコイル１０は、断面が矩形状（具体的には、長方形）に形成された平角線により構成されている。この平角線は、導電性の高い例えば銅やアルミニウム等の金属により構成されている。尚、この平角線の断面角部は、Ｒ加工されていてもよい。平角線同芯巻きコイル１０は、ステータコア１４に対して周方向に複数（例えば、４８個）配設される。

各平角線同芯巻きコイル１０はそれぞれ、所定複数周（例えば５周）巻回された平角線が曲げ加工されることにより成形されるカセットコイルである。各平角線同芯巻きコイル１０はそれぞれ、一本の直線状の平角線が巻線形成装置により楕円形状に形成されつつ所定複数周巻回された後に成形装置により略六角形状又は略八角形状に曲げ加工されることにより成形される。

各平角線同芯巻きコイル１０はそれぞれ、スロット収容部３０，３２と、コイルエンド部３４，３６と、を有している。スロット収容部３０，３２はそれぞれ、ステータコア１４のスロット２４内に挿入（収容）される、そのスロット２４を軸方向に貫くように略直線状に延びる部位である。同一の平角線同芯巻きコイル１０において、スロット収容部３０とスロット収容部３２とは、ステータコア１４の周方向に所定距離離れた互いに異なるスロット２４に収容される。コイルエンド部３４，３６はそれぞれ、スロット収容部３０，３２に接続すると共に、ステータコア１４の軸方向端面から軸方向外側に向けて突出した、周方向に離れた２つのスロット収容部３０，３２同士を繋ぐように湾曲する部位である。

各平角線同芯巻きコイル１０は、平角線の断面短辺方向に複数本の平角線が積層されるように構成されていると共に、平角線が積層される積層方向に隣り合う平角線間に所定の隙間が形成されるように構成されている。各平角線同芯巻きコイル１０は、２つのスロット収容部３０，３２の周方向における離間距離（すなわち、周方向に沿った離間距離或いは軸中心から見た際の離間距離）が積層方向位置に応じて変化するように断面台形状に形成されている。この断面台形状の形成は、平角線同芯巻きコイル１０のスロット収容部３０，３２をそれぞれ適切にスロット２４に収容するために行われるものである。各平角線同芯巻きコイル１０は、平角線の積層方向がステータコア１４の軸方向に直交する径方向に一致するようにステータコア１４に組み付けられる。

各平角線同芯巻きコイル１０のコイルエンド部３４，３６はそれぞれ、複数の相異なる非直線形状に形成される。具体的には、コイルエンド部３４，３６はそれぞれ、例えば３種類の非直線形状に形成されるものであって、ステータコア１４の径方向に向けて階段状に屈曲するクランク状にクランク成形され、円環状のステータコア１４の円弧に合わせて湾曲する円弧状に円弧成形されると共に、平角線の断面長手方向に屈曲する屈曲状にエッジワイズ成形される。クランク成形は、平角線の積層方向への導線間のレーンチェンジのために行われる曲げ加工である。円弧成形は、平角線同芯巻きコイル１０をスロット２４内に効率的に収容するために行われる曲げ加工である。また、エッジワイズ成形は、複数の平角線同芯巻きコイル１０を効率的に配置するために行われる曲げ加工である。

各平角線同芯巻きコイル１０は、平角線の両端に形成されたリード線部４０，４２を有している。リード線部４０は、スロット２４に収容されるスロット収容部３０の先端側に接続された部位である。リード線部４２は、スロット２４に収容されるスロット収容部３２の先端側に接続された部位である。リード線部４０，４２はそれぞれ、スロット収容部３０，３２がステータコア１４のスロット２４に収容された際にステータコア１４の軸方向端面から軸方向に向けて突出する部位である。リード線部４０，４２は共に、コイルエンド部３６側において軸方向に向けて突出するものとする。

リード線部４０は、平角線が所定複数周巻回された平角線同芯巻きコイル１０における内径側に位置する先端部である。リード線部４２は、その平角線同芯巻きコイル１０における外径側に位置する先端部である。以下適宜、リード線部４０を内径側リード線部４０と、リード線部４２を外径側リード線部４２と、それぞれ称す。リード線部４０，４２は、平角線同芯巻きコイル１０が成形装置により略六角形状又は略八角形状に曲げ加工された直後は、略直線状に延びるように形成されており、平角線同芯巻きコイル１０がステータコア１４に装着されてスロット収容部３０，３２がステータコア１４のスロット２４に収容されているものとすれば、軸方向に向けて略直線状に延びるように形成されている。

リード線部４０，４２は、平角線同芯巻きコイル１０が成形装置により略六角形状又は略八角形状に曲げ加工された後、複数の平角線同芯巻きコイル１０によりコイルアッセンブリ４４が構成される前において、図２及び図３Ａ及び図３Ｂに示す如く、屈曲されて曲げ変形される。尚、リード線部４０，４２は、コイルアッセンブリ４４が構成されてその後ステータコア１４のスロット２４に各平角線同芯巻きコイル１０が挿入された後も、屈曲されて最終的な所望形状に曲げ加工される。

例えば、コイルアッセンブリ４４が構成される前において、図２及び図３Ａ及び図３Ｂに示す如く、内径側リード線部４０は、まず、スロット収容部３０との接続部位において平角線のエッジワイズ方向の周方向外側に曲げ変形され、次に、その曲げ部よりも先端側に位置する部位において平角線のエッジワイズ方向の周方向内側に曲げ変形され、その後、その曲げ部よりも先端側に位置する部位において平角線のエッジワイズ方向の周方向外側に曲げ変形され、最後に、その曲げ部よりも先端側に位置する部位において平角線のエッジワイズ方向の周方向内側に曲げ変形される。尚、内径側リード線部４０の各曲げ部の位置及び曲げ変形度合いは、平角線同芯巻きコイル１０の最終的な所望形状などに合わせたものに設定される。

また、外径側リード線部４２は、まず、スロット収容部３２との接続部位近傍において平角線のエッジワイズ方向の周方向外側に曲げ変形され、次に、その曲げ部よりも先端側に位置する部位において平角線のエッジワイズ方向の周方向内側に曲げ変形され、最後に、その曲げ部よりも先端側に位置する部位において平角線のフラットワイズ方向の径方向外側に曲げ変形される。尚、外径側リード線部４２の各曲げ部の位置及び曲げ変形度合いは、平角線同芯巻きコイル１０の最終的な所望形状などに合わせたものに設定される。

平角線同芯巻きコイル１０は、周方向に複数配置されることにより円環籠状のコイルアッセンブリ４４を構成する。コイルアッセンブリ４４は、各平角線同芯巻きコイル１０がリード線部４０，４２において上記の如く屈曲されて曲げ変形された後、それら複数の平角線同芯巻きコイル１０が周方向に並んで円環状に配置されることにより円環籠状に形成される。このコイルアッセンブリ４４の形成は、以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）に示す内容が実現されるように行われる。

（ｉ）複数の平角線同芯巻きコイル１０は、ステータコア１４に対して収容されるスロット２４を周方向に一つずつずらしながら配置される（図４Ａ参照）。（ｉｉ）互いに周方向に隣接して配置される２つの平角線同芯巻きコイル１０同士は、各段の平角線が積層方向（すなわち、径方向）に交互に重なるように組み付けられる（図４Ｂ参照）。（ｉｉｉ）互いに周方向に所定距離離れて配置される２つの平角線同芯巻きコイル１０同士は、一方のコイル１０のスロット収容部３０の各段の平角線と他方のコイル１０のスロット収容部３２の各段の平角線とが同じスロット２４において積層方向（すなわち径方向）に交互に並ぶように組み付けられる。上記（ｉｉ）に示す組み付けが行われた後は、コイルアッセンブリ４４の、互いに周方向に隣接して配置される２つの平角線同芯巻きコイル１０のスロット収容部３０，３２の間に、ステータコア１４のティース２２が挿入配置されるティース穴４６が形成される。

尚、各平角線同芯巻きコイル１０はそれぞれ、ステータ１２が例えば三相交流モータに適用される場合は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイルの何れかを構成する。例えば、コイルアッセンブリ４４は、平角線同芯巻きコイル１０であるＵ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイルの同相のコイルが２個ずつ周方向に並んで配置されることにより、周方向に並んだ６つの平角線同芯巻きコイル１０で一極が形成されるように構成される。

ステータ１２は、また、ステータコア１４と各平角線同芯巻きコイル１０との電気的絶縁性を確保するための絶縁部材４８を備えている。絶縁部材４８は、ステータコア１４のスロット２４の形状に合致した形状を有し、スロット２４ごとに装着される断面コの字状に形成されたスロットセルである。絶縁部材４８は、紙や樹脂（例えば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂など）などにより構成された薄膜状に形成された部材である。絶縁部材４８は、図５に示す如く、所定複数の平角線同芯巻きコイル１０からなる円環籠状のコイルアッセンブリ４４が形成された後、その各平角線同芯巻きコイル１０のスロット収容部３０，３２にそのスロット収容部３０，３２の外径側から内径側へ向けて挿入されることによりコイルアッセンブリ４４に装着される。

次に、本実施例においてステータ１２を製造する手順（ステータ組立方法）について説明する。

本実施例において、ステータ１２は、ステータコア１４にコイルアッセンブリ４４の平角線同芯巻きコイル１０を装着すること、すなわち、ステータコア１４の各スロット２４に対して各平角線同芯巻きコイル１０のスロット収容部３０，３２を挿入することにより組み立てられる。

コイルアッセンブリ４４は、各平角線同芯巻きコイル１０のスロット収容部３０，３２がステータコア１４の各スロット２４へ挿入される前は、挿入された後に比べて、各平角線同芯巻きコイル１０の２つのスロット収容部３０，３２の離間距離が小さくかつ軸方向長さ（具体的には、コイルエンド部３４の軸方向先端（頂点部３４ａ）とコイルエンド部３６の軸方向先端（頂点部３６ａ）との間の軸方向距離）が大きいことにより、全体の外径が小さくなる（具体的には、全体の外径がステータコア１４のティース２２の内径に比して僅かに小さくなる）ように構成されている。

以下、便宜的に、スロット収容部３０，３２がステータコア１４の各スロット２４へ挿入される前のコイルアッセンブリ４４を初期コイルアッセンブリ４４と、スロット収容部３０，３２がステータコア１４の各スロット２４へ挿入された後のコイルアッセンブリ４４を挿入後コイルアッセンブリ４４と、それぞれ称す。また、スロット収容部３０，３２がステータコア１４の各スロット２４へ挿入される前の平角線同芯巻きコイル１０を挿入前コイル１０と、スロット収容部３０，３２がステータコア１４の各スロット２４へ挿入された後の平角線同芯巻きコイル１０を挿入後コイル１０と、それぞれ称す。

本実施例においては、複数の挿入前コイル１０が円環状に配置されかつ平角線同芯巻きコイル１０のスロット収容部３０，３２に絶縁部材４８が装着された円環籠状の初期コイルアッセンブリ４４と、円筒状のステータコア１４と、を用意する。初期コイルアッセンブリ４４は、上記の如く、その外径がステータコア１４のティース２２の内径に比して僅かに小さくなるように構成される。そこで、まず、初期コイルアッセンブリ４４に対して、その挿入前コイル１０のリード線部４０，４２が設けられていないコイルエンド部３４側の軸方向側から、内径側空間１８にその初期コイルアッセンブリ４４が挿入されるようにステータコア１４を組み付ける。かかる組み付けが行われると、ステータコア１４の内径側空間１８に初期コイルアッセンブリ４４が配置されることとなる。

上記した初期コイルアッセンブリ４４とステータコア１４との挿入配置が行われた後、初期コイルアッセンブリ４４とステータコア１４とを互いに周方向で位置決めし、その初期コイルアッセンブリ４４を構成する各挿入前コイル１０のコイルエンド部３４，３６に治具を押し当てて各コイルエンド部３４，３６を径方向外側へ押圧する。挿入前コイル１０のコイルエンド部３４，３６が径方向外側へ押圧されると、そのコイルエンド部３４，３６の押圧に追従してそれらのコイルエンド部３４，３６に繋がるスロット収容部３０，３２が径方向外側へ向けて引っ張られるので、そのスロット収容部３０，３２がスロット２４に挿入される。

このスロット収容部３０，３２のスロット２４への挿入は、円環籠状の初期コイルアッセンブリ４４を構成するすべての平角線同芯巻きコイル１０に対して行われる。すべての平角線同芯巻きコイル１０が径方向外側へ向けて放射状に押し出されると、各平角線同芯巻きコイル１０がステータコア１４に組み付けられてそのステータコアに装着されるものとなる。

上記のスロット収容部３０，３２のスロット２４への挿入過程において時間の経過に伴って、各平角線同芯巻きコイル１０は、スロット収容部３０とスロット収容部３２との離間距離が徐々に拡大され、かつ、コイルエンド部３４の頂点部３４ａとコイルエンド部３６の頂点部３６ａとの軸方向距離が徐々に小さくなるように曲げ変形する。この際、平角線同芯巻きコイル１０は、コイルエンド部３４側とコイルエンド部３６側とで略同じように曲げ変形する。

かかるステータ組立手法によれば、互いに周方向位置を異ならせて配置される２つの平角線同芯巻きコイル１０同士の組み付けが、スロット収容部３０，３２の平角線が同じスロット２４において径方向に交互に並ぶように行われると共に、所定複数の平角線同芯巻きコイル１０が円環状に配置される初期コイルアッセンブリ４４を形成した後、その初期コイルアッセンブリ４４を中空円筒状のステータコア１４の内径側空間１８に配置した状態で、そのコイルアッセンブリ４４を構成する複数の平角線同芯巻きコイル１０のスロット収容部３０，３２をそのステータコア１４のスロット２４へ挿入することができ、そのコイルアッセンブリ４４を構成する平角線同芯巻きコイル１０をステータコア１４に組み付けることができる。

図６Ａ及び図６Ｂは、本実施例の平角線同芯巻きコイル１０の、ステータコア１４への装着の前の状態を表した図を示す。図７Ａ及び図７Ｂは、本実施例の平角線同芯巻きコイル１０の、ステータコア１４への装着の後の状態を表した図を示す。尚、図６Ａ及び図７Ａには平角線同芯巻きコイル１０の斜視図を、また、図６Ｂ及び図７Ｂにはコイルエンド部３４，３６の拡大断面図を、それぞれ示す。図８Ａ及び図８Ｂは、本実施例の平角線同芯巻きコイル１０のコイルエンド部３４，３６の、ステータコア１４への装着の前の状態を表した模式図を示す。また、図９Ａ及び図９Ｂは、本実施例の平角線同芯巻きコイル１０のコイルエンド部３４，３６の、ステータコア１４への装着の後の状態を表した模式図を示す。尚、図８Ａ及び図９Ａにはコイルエンド部３４，３６を径方向内側から径方向外側へ見た際の図を、また、図８Ｂ及び図９Ｂにはコイルエンド部３４，３６を軸方向に見た際の図を、それぞれ示す。

尚、以下、挿入前コイル１０のスロット収容部３０，３２をスロット収容予定部３０，３２と、挿入前コイル１０のコイルエンド部３４，３６をコイルエンド予定部３４，３６と、それぞれ称す。また、ステータコア１４の最内径側に装着される平角線を平角線１０ａと、ステータコア１４の最外径側に装着される平角線を平角線１０ｂと、それぞれ称す。

本実施例において、図６Ａ及び図６Ｂに示す如く、挿入前コイル１０は、コイルエンド予定部３４，３６に平角線１０ａから平角線１０ｂにかけて段差が生ずるように形成されている。具体的には、挿入前コイル１０は、コイルエンド予定部３４のスロット収容予定部３０，３２との接続位置から頂点部３４ａの位置までの軸方向距離（高さ）が内径側の平角線１０ａから外径側の平角線１０ｂにかけて徐々に大きくなり、かつ、コイルエンド予定部３６のスロット収容予定部３０，３２との接続位置から頂点部３６ａの位置までの軸方向距離（高さ）が内径側の平角線１０ａから外径側の平角線１０ｂにかけて徐々に大きくなるように形成されている。すなわち、挿入前コイル１０は、コイルエンド予定部３４の頂点部３４ａとコイルエンド予定部３６の頂点部３６ａとの軸方向距離が平角線１０ａから平角線１０ｂにかけて徐々に長くなるように形成されている。

挿入前コイル１０は、挿入後コイル１０に比べて、２つのスロット収容予定部３０，３２の離間距離が小さくかつコイルエンド予定部３４の軸方向先端である頂点部３４ａとコイルエンド予定部３６の軸方向先端である頂点部３６ａとの間の軸方向距離が大きいように構成される。挿入前コイル１０からなる初期コイルアッセンブリ４４は、全体の外径がステータコア１４のティース２２の内径に比して僅かに小さくなるように構成される。

そして、平角線同芯巻きコイル１０は、スロット収容部３０，３２のスロット２４への挿入過程において時間の経過に伴って、スロット収容予定部３０とスロット収容予定部３２との離間距離が徐々に拡大され、かつ、コイルエンド予定部３４の頂点部３４ａとコイルエンド予定部３６の頂点部３６ａとの軸方向距離が徐々に小さくなるように曲げ変形される（挿入後コイル１０）。

上記した挿入前コイル１０において、最内径側の平角線１０ａから最外径側の平角線１０ｂにかけての、コイルエンド予定部３４，３６のスロット収容予定部３０，３２との接続位置から頂点部３４ａ，３６ａの位置までの軸方向距離の相違すなわちコイルエンド予定部３４の頂点部３４ａとコイルエンド予定部３６の頂点部３６ａとの軸方向距離の相違は、スロット収容予定部３０，３２がスロット２４に挿入された後にすべての平角線における上記の軸方向距離が互いに一致するように設定される。具体的には、各同芯巻きコイル１０は、コイルの周長が、内径側の周の導線よりも外径側の周の導線の方が長くなるように設計されている。本例では、好ましい実施例として、各同芯巻きコイル１０は、コイルの周長が、内径側から外径側に向かうにつれて、１周分の導線の長さが徐々に長くなる態様で、設計されている。コイルの周長とは、１周分の導線の長さであり、具体的には、スロット収容部３０，３２の各長さと、コイルエンド部３４，３６の各長さの合計に対応する。尚、コイルの周長の算出に当たり、１周の開始点（及び終了点）はどこにおいても良い。

従って、平角線同芯巻きコイル１０の、ステータコア１４への装着の後において、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、コイルエンド予定部３４，３６に平角線１０ａから平角線１０ｂにかけて段差が無くなる。この結果、コイルエンド部３４，３６の内径側の頂点部とステータコア１４の端面との距離とコイルエンド部３４，３６の外径側の頂点部とステータコア１４との距離は等しくなる。

また、平角線同芯巻きコイル１０の、ステータコア１４への装着の後においても、各同芯巻きコイル１０は、コイルの周長が、内径側から外径側に向かうにつれて、１周分の導線の長さが徐々に長くなる。具体的には、コイルの１周分の導線の長さ（スロット収容部３０，３２の各長さと、コイルエンド部３４，３６の各長さの合計）に関して、内径側のコイルも外径側のコイルもスロット収容部３０，３２の各長さ同じであるが、内径側のコイルと外径側のコイルとではコイルエンド部３４，３６の各長さが異なる。（詳細は、図９A及び図９Bを参照し、後述する。）
上記した構造を有する平角線同芯巻きコイル１０が挿入前コイル１０から挿入後コイル１０へ変わるとき、すなわち、かかる平角線同芯巻きコイル１０のスロット収容予定部３０，３２がスロット２４へ挿入される際、時間の経過に伴って、その平角線同芯巻きコイル１０は、スロット収容予定部３０とスロット収容予定部３２との離間距離が徐々に拡大され、かつ、コイルエンド予定部３４の頂点部３４ａとコイルエンド予定部３６の頂点部３６ａとの軸方向距離が徐々に小さくなるように変形する。

この際、平角線同芯巻きコイル１０の変形は、最内径側の平角線１０ａの変形量と最外径側の平角線１０ｂの変形量とが互いに異なり、最内径側の平角線１０ａの変形量が比較的小さくかつ最外径側の平角線１０ｂの変形量が比較的大きくなるように行われる。すなわち、平角線同芯巻きコイル１０の変形において、最内径側の平角線１０ａと最外径側の平角線１０ｂとの間の平角線ごとに、スロット収容予定部３０とスロット収容予定部３２との離間距離の拡大量が異なり、かつ、コイルエンド予定部３４の頂点部３４ａとコイルエンド予定部３６の頂点部３６ａとの軸方向距離の縮小量が異なるものとなる。具体的には、最内径側の平角線１０ａから最外径側の平角線１０ｂにかけて順に、スロット収容予定部３０，３２間の離間距離の拡大量が大きくなり、かつ、コイルエンド予定部３４，３６の頂点部３４ａ，３６ａ間の軸方向距離の縮小量が大きくなる。

例えば図８Ａ及び図８Ｂに示す如く、挿入前コイル１０において、最内径側の平角線１０ａでのスロット収容予定部３０，３２間の離間距離をｘａとし、最外径側の平角線１０ｂでのスロット収容予定部３０，３２間の離間距離をｘｂとし、最内径側の平角線１０ａでのコイルエンド予定部３４，３６の、スロット収容予定部３０，３２との接続部位と頂点部３４ａ，３６ａとの間である斜辺部の長さをｙａとし、最外径側の平角線１０ｂでのコイルエンド予定部３４，３６の、スロット収容予定部３０，３２との接続部位と頂点部３４ａ，３６ａとの間である斜辺部の長さをｙｂとし、スロット収容予定部３０とスロット収容予定部３２とが円弧成形における軸中心の周回りにおいてなす角度をθ１とし、最内径側の平角線１０ａでのコイルエンド予定部３４，３６の頂点部３４ａ，３６ａと最外径側の平角線１０ｂでのコイルエンド予定部３４，３６の頂点部３４ａ，３６ａとの軸方向位置の違い（軸方向距離）をｇとする。

また図９Ａ及び図９Ｂに示す如く、挿入後コイル１０において、最内径側の平角線１０ａでのスロット収容部３０，３２間の離間距離をＸａとし、最外径側の平角線１０ｂでのスロット収容部３０，３２間の離間距離をＸｂとし、最内径側の平角線１０ａでのコイルエンド部３４，３６の、スロット収容部３０，３２との接続部位と頂点部３４ａ，３６ａとの間である斜辺部の長さをＹａとし、最外径側の平角線１０ｂでのコイルエンド部３４，３６の、スロット収容部３０，３２との接続部位と頂点部３４ａ，３６ａとの間である斜辺部の長さをＹｂとし、スロット収容部３０とスロット収容部３２とが円弧成形における軸中心（すなわち、ステータ１２の軸中心）の周回りにおいてなす角度をθ２とし、最内径側の平角線１０ａでのコイルエンド部３４，３６の頂点部３４ａ，３６ａと最外径側の平角線１０ｂでのコイルエンド部３４，３６の頂点部３４ａ，３６ａとの軸方向位置の違い（軸方向距離）をＧとする。

かかるパラメータ設定がなされた平角線同芯巻きコイル１０では、θ１＝θ２が成立し、ｙａ＝Ｙａかつｙｂ＝Ｙｂが成立すると共に、ｘａ／ｘｂ＝Ｘａ／Ｘｂが成立する。そして、挿入前コイル１０においては上記の軸方向距離ｇが“０”を超える値である一方、挿入後コイル１０においては上記の軸方向距離Ｇがその軸方向距離ｇよりも小さい“０”となる。これは、図８Ａ及び図８Ｂ及び図９Ａ及び図９Ｂに示す如く径方向内側から見た場合にコイルエンド予定部３４，３６の形状が内径側と外径側とで異なることに起因するものである。

このように、本実施例の平角線同芯巻きコイル１０の構造においては、ステータコア１４への装着前の挿入前コイル１０を、コイルエンド予定部３４の頂点部３４ａとコイルエンド予定部３６の頂点部３６ａとの軸方向距離が最内径側の平角線１０ａから最外径側の平角線１０ｂにかけて徐々に長くなるように形成することで、ステータコア１４への装着後の挿入後コイル１０を、コイルエンド部３４のスロット収容部３０，３２との接続位置から頂点部３４ａの位置までの軸方向距離（高さ）及びコイルエンド部３６のスロット収容部３０，３２との接続位置から頂点部３６ａの位置までの軸方向距離（高さ）が最内径側の平角線１０ａから最外径側の平角線１０ｂにかけて一致するように曲げ変形させることができる。すなわち、その挿入後コイル１０を、コイルエンド部３４の頂点部３４ａとコイルエンド部３６の頂点部３６ａとの軸方向距離が最内径側の平角線１０ａから最外径側の平角線１０ｂにかけて一致するように曲げ変形させることができる。

従って、本実施例によれば、平角線同芯巻きコイル１０がステータコア１４に装着された後、その平角線同芯巻きコイル１０における、ステータコア１４の端面からのコイルエンド部３４，３６の頂点部３４ａ，３６ａの軸方向高さを、最内径側の平角線１０ａから最外径側の平角線１０ｂにかけて揃えることができる。すなわち、平角線同芯巻きコイル１０をステータコア１４に装着したステータ１２の外観形状を規則正しいものとすることができる。このため、本実施例によれば、後工程における生産設備や搬送治具などの構造を複雑にすることを回避できると共に、ステータの搬送や組み付けの作業性を向上させることができる。

また、本実施例によれば、平角線同芯巻きコイル１０における内径側の平角線１０ａに係る頂点部３４ａ，３６ａの高さが、外径側の平角線１０ｂに係る同高さよりも高くなるのが防止されるので、平角線同芯巻きコイル１０における内径側の平角線１０ａに係る頂点部３４ａ，３６ａの高さの増加を抑制し、コイルエンド部３４の軸方向の寸法を短縮できる。

ところで、リード線部４０，４２がスロット収容予定部３０，３２と同じように軸方向に直線状に延びたまま、平角線同芯巻きコイル１０がステータコア１４に装着されるものとすると、その平角線同芯巻きコイル１０のスロット収容予定部３０，３２がスロット２４へ挿入される際に、そのリード線部４０，４２がステータコア１４に引っかからないため、そのリード線部４０，４２がスロット２４に引き込まれるおそれがある。

これに対して、本実施例において、初期コイルアッセンブリ４４を構成する挿入前コイル１０は、リード線部４０，４２がエッジワイズ方向又はフラットワイズ方向に曲げ変形されるように形成されている。かかる構造においては、平角線同芯巻きコイル１０のスロット収容予定部３０，３２がスロット２４へ挿入される際に、そのエッジワイズ方向又はフラットワイズ方向に曲げ変形されたリード線部４０，４２（特にそのリード線部４０，４２のスロット収容予定部３０，３２との接続部位）がステータコア１４に引っ掛かるものとなる。このため、本実施例によれば、平角線同芯巻きコイル１０のスロット収容予定部３０，３２がスロット２４へ挿入される際に、リード線部４０，４２がスロット２４に引き込まれるのを防止することができる。従って、平角線同芯巻きコイル１０の曲げ加工の精度を向上させることができ、ステータコア１４の端面からのコイルエンド部３４，３６の頂点部３４ａ，３６ａの軸方向高さを最内径側の平角線１０ａから最外径側の平角線１０ｂにかけて確実に揃えることが可能となる。

また、本実施例において、挿入後の各同芯巻きコイル１０は、軸方向距離については、内径側と外径側でほぼ同じとなるが、コイルエンド部３４，３６における径方向外側への倒れ方が、内径側よりも外径側の導線の方が大きくなるように構成されてもよい。これにより、コイルエンド部３４，３６における外径側において導線間の径方向の距離を内径側よりも大きくできる。この結果、コイルエンド部３４，３６の冷却の際、コイルエンド部３４，３６における外径側において導線間を通ってコイルエンド部３４，３６の内部（軸方向内側）へと冷却用オイルを効率的に導くことができ、冷却効率を高めることができる。また、このような径方向外側への倒れを許容しつつ軸方向距離が略同一となるので、かかる径方向外側への倒れを防止しつつ軸方向距離を同一にする場合に比べて、かかる径方向外側への倒れを防止するための治具及び工程が不要となり、生産性を高めることができる。

尚、上記の実施例においては、挿入前コイル１０のリード線部４０，４２が、図３Ａ及び図３Ｂに示す如く屈曲されて曲げ変形されるものである。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、図３Ａ及び図３Ｂに示す如きもの以外の形状に屈曲されて曲げ変形されるものであってもよい。

また、上記の実施例においては、平角線同芯巻きコイル１０のステータコア１４への装着の前、内径側リード線部４０が、エッジワイズ方向にのみ曲げ変形された形状を有すると共に、外径側リード線部４２が、エッジワイズ方向及びフラットワイズ方向に曲げ変形された形状を有する。特に、内径側リード線部４０の、スロット収容予定部３０，３２との接続部位がエッジワイズ方向に曲げ変形された形状を有すると共に、外径側リード線部４２の、スロット収容予定部３０，３２との接続部位がエッジワイズ方向に曲げ変形された形状を有する。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、内径側リード線部４０の、スロット収容予定部３０，３２との接続部位、及び、外径側リード線部４２の、スロット収容予定部３０，３２との接続部位がフラットワイズ方向に曲げ変形された形状を有するものとしてもよい。

尚、以上の実施例に関し、更に以下を開示する。

［１］導線（１０ａ）を複数周巻回して形成され、スロット収容予定部（３０，３２）とコイルエンド予定部（３４，３６）とを有する同芯巻きコイル（１０）を、バックヨーク（２０）からそれぞれ径方向内側へ向かって延びる隣接するティース（２２）間に形成されるスロット（２４）であって、該スロット（２４）同士の間隔が径方向外側に向かうほど広くなるように形成された円環状のステータコア（１４）に装着するステータ組立方法であって、
複数の前記同芯巻きコイル（１０）が円環状に配置されたコイルアッセンブリを形成する工程と、
前記ステータコア（１４）の内径側の空間に配置された前記コイルアッセンブリを形成する複数の前記同芯巻きコイル（１０）を外径側に押出し、前記ステータコア（１４）の前記スロット（２４）に挿入する工程と、を備え、
複数の前記同芯巻きコイル（１０）のそれぞれは、前記コイルエンド予定部（３４，３６）に、軸方向外側に向く頂点部（３４ａ，３６ａ）を有しており、複数の前記同芯巻きコイル（１０）のそれぞれの軸方向両側の前記コイルエンド予定部（３４，３６）の前記頂点部（３４ａ，３６ａ）間の軸方向距離が、前記ステータコア（１４）の外径側に装着される導線から、前記ステータコア（１４）の内径側に装着される導線にかけて徐々に短くなるように形成されていることを特徴とするステータ組立方法。

上記［１］記載の構成によれば、スロット収容予定部３０，３２がスロット２４へ挿入されるとき、すなわち、周方向両側のスロット収容予定部３０，３２同士の離間距離が徐々に拡大されかつ軸方向両側のコイルエンド予定部３４，３６の頂点部３４ａ，３６ａ同士の軸方向距離が徐々に小さくなるとき、内径側の導線１０ａほど変形量が比較的小さくかつ外径側の導線１０ｂほど変形量が比較的大きいものとなるので、ステータコアへの装着後、同芯巻きコイル１０における内径側の導線に係る頂点部３４ａ，３６ａの高さが、外径側の導線に係る同高さよりも高くなるのが防止される。これにより、同芯巻きコイル１０における内径側の導線に係る頂点部３４ａ，３６ａの高さの増加を抑制し、コイルエンド部３４の軸方向の寸法を短縮できる。

［２］上記［１］記載のステータ組立方法において、複数の同芯巻きコイル（１０）のそれぞれは、周方向両側の前記スロット収容予定部（３０，３２）の間の周方向における離間距離が、前記ステータコア（１４）の内径側に装着される導線（１０ａ）から前記ステータコア（１４）の外径側に装着される導線（１０ｂ）にかけて徐々に長くなるように形成されているステータ組立方法。

［３］上記［１］又は［２］記載のステータ組立方法において、複数の同芯巻きコイル（１０）のそれぞれは、前記ステータコア（１４）への装着の後、前記軸方向距離が、前記ステータコア（１４）の内径側に装着される導線（１０ａ）から前記ステータコア（１４）の外径側に装着される導線（１０ｂ）にかけて一致するように構成されているステータ組立方法。

［４］上記［１］乃至［３］の何れか一項記載のステータ組立方法において、導線は、平角線であり、複数の同芯巻きコイル（１０）のそれぞれは、巻回された平角線の両端に形成され、前記スロット収容予定部（３０，３２）に接続され、前記ステータコア（１４）の軸方向端面から軸方向に向けて突出するリード線部（４０，４２）を有し、前記リード線部（４０，４２）は、エッジワイズ方向又はフラットワイズ方向に曲げられた形状を有するステータ組立方法。

上記［４］記載の構成によれば、同芯巻きコイルのスロット収容予定部がスロットへ挿入される際に、リード線部がステータコアに引っ掛かるので、リード線部がスロットに引き込まれるのを防止することができる。
［５］
円環状の鋼板を積層することにより形成され、バックヨークからそれぞれ径方向内側へ向かって延びる複数のティース（２２）と、隣接する前記ティース（２２）間に形成されるスロット（２４）と、を有するステータコア（１４）と、
同一の導線で連続して複数周巻回して形成され、異なる前記スロット（２４）に収容される複数のスロット収容部（３０，３２）と、前記スロット収容部（３０，３２）同士を接続すると共に軸方向外側に向く頂点部（３４ａ，３６ａ）を備えたコイルエンド部（３４，３６）と、を有する複数のコイル（１０）とを備え、
前記コイル（１０）は、内径側に配置される１周分の導線の長さは、外径側に配置される１周分の導線の長さより短くなるように構成されると共に、内径側の前記頂点部（３４ａ，３６ａ）と前記ステータコア（１４）の端面との距離と外径側の前記頂点部（３４ａ，３６ａ）と前記ステータコア（１４）の端面との距離は等しくなるように構成されている、ステータ（１２）。

［５］に記載の構成によれば、コイル（１０）は、内径側に配置される１周分の導線の長さは、外径側に配置される１周分の導線の長さより短くなるように構成される。また、内径側の前記頂点部（３４ａ，３６ａ）と前記ステータコア（１４）の端面との距離と外径側の前記頂点部（３４ａ，３６ａ）と前記ステータコア（１４）の端面との距離は等しくなるように構成されている。これにより、同芯巻きコイル１０における内径側の導線に係る頂点部３４ａ，３６ａの高さの増加を抑制し、コイルエンド部３４の軸方向の寸法を短縮できる。
［６］
前記コイル（１０）は、内径側から外径側に向かうにつれて、１周分の導線の長さが長くなる、請求項［５］に記載のステータ（１２）。

なお、本国際出願は、２０１４年９月１日に出願した日本国特許出願２０１４−１７７４４３号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は本国際出願にここでの参照により援用されるものとする。

１０ 平角線同芯巻きコイル
１０ａ 最内径側の平角線
１０ｂ 最外径側の平角線
１２ ステータ
１４ ステータコア
２０ バックヨーク
２２ ティース
２４ スロット
３０，３２ スロット収容部（スロット収容予定部）
３４，３６ コイルエンド部（コイルエンド予定部）
３４ａ，３６ａ 頂点部
４０，４２ リード線部
４４ コイルアッセンブリ

Claims (6)

1. 導線を複数周巻回して形成され、スロット収容予定部とコイルエンド予定部とを有する同芯巻きコイルを、バックヨークからそれぞれ径方向内側へ向かって延びる隣接するティース間に形成されるスロットであって、該スロット同士の間隔が径方向外側に向かうほど広くなるように形成された円環状のステータコアに装着するステータ組立方法であって、
   複数の前記同芯巻きコイルが円環状に配置されたコイルアッセンブリを形成する工程と、
   前記ステータコアの内径側の空間に配置された前記コイルアッセンブリを形成する複数の前記同芯巻きコイルを外径側に押出し、前記ステータコアの前記スロットに挿入する工程と、を備え、
   複数の前記同芯巻きコイルのそれぞれは、前記コイルエンド予定部に、軸方向外側に向く頂点部を有しており、複数の前記同芯巻きコイルのそれぞれの軸方向両側の前記コイルエンド予定部の前記頂点部間の軸方向距離が、前記ステータコアの外径側に装着される導線から、前記ステータコアの内径側に装着される導線にかけて徐々に短くなるように形成されている
   ことを特徴とするステータ組立方法。
2. 複数の前記同芯巻きコイルのそれぞれは、周方向両側の前記スロット収容予定部の間の周方向における離間距離が、前記ステータコアの内径側に装着される導線から前記ステータコアの外径側に装着される導線にかけて徐々に長くなるように形成されていることを特徴とする請求項１記載のステータ組立方法。
3. 複数の前記同芯巻きコイルのそれぞれは、前記ステータコアへの装着の後、前記軸方向距離が、前記ステータコアの内径側に装着される導線から前記ステータコアの外径側に装着される導線にかけて一致するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のステータ組立方法。
4. 前記導線は、平角線であり、
   複数の前記同芯巻きコイルのそれぞれは、巻回された平角線の両端に形成され、前記スロット収容予定部に接続され、前記ステータコアの軸方向端面から軸方向に向けて突出するリード線部を有し、
   前記リード線部は、エッジワイズ方向又はフラットワイズ方向に曲げられた形状を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載のステータ組立方法。
5. 円環状の鋼板を積層することにより形成され、バックヨークからそれぞれ径方向内側へ向かって延びる複数のティースと、隣接する前記ティース間に形成されるスロットと、を有するステータコアと、
   同一の導線で連続して複数周巻回して形成され、異なる前記スロットに収容される複数のスロット収容部と、前記スロット収容部同士を接続すると共に軸方向外側に向く頂点部を備えたコイルエンド部と、を有する複数のコイルとを備え、
   前記コイルは、内径側に配置される１周分の導線の長さは、外径側に配置される１周分の導線の長さより短くなるように構成されると共に、内径側の前記頂点部と前記ステータコアの端面との距離と外径側の前記頂点部と前記ステータコアの端面との距離は等しくなるように構成されている、ステータ。
6. 前記コイルは、内径側から外径側に向かうにつれて、１周分の導線の長さが長くなる、請求項５に記載のステータ。

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