WO2011155061A1 - ステータ及びそれに使用される単位コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

ステータは、ステータコアと分布巻型の多相コイルを備える。多相コイルは、平角導線を複数回巻き回して形成される複数の単位コイルを備え、それらをステータコアの複数のスロットに組み付け接続することで構成される。単位コイルは、同芯巻きされた外層コイルと内層コイルとを含み、それら２つの層コイルが連続した１本の平角導線により形成される。外層コイルの巻始め端部と、内層コイルの巻終わり端部が、単位コイルの第１接続端部と第２接続端部となる。第１接続端部と第２接続端部は、単位コイルの両端に分けて配置される。第１接続端部と第２接続端部は、ステータコアの上端面上に配置される。第１接続端部はステータコアの内周寄り位置に配置され、第２接続端部はステータコアの外周寄り位置に配置される。同じ相を構成する隣り合う単位コイル同士の第１接続端部が互いに接続され、隣り合う単位コイル同士の第２接続端部が互いに接続される。

Description

ステータ及びそれに使用される単位コイルの製造方法

　この発明は、ステータコアと、ステータコアに組み付けられた分布巻きタイプの多相コイルとを備え、多相コイルが、平角導線を複数回巻き回してなる複数の単位コイルより構成されるステータ及びそれに使用される単位コイルの製造方法に関する。

　近年、ハイブリッドカーや電気自動車等のニーズが高まっており、その駆動源として使用される車載用モータの開発が進められている。ここで、車載用モータには、高出力化と小型化が要求される。特に、ハイブリッドカーでは、モータをエンジンルームに収容する必要があることから、小型化の要求が厳しいものとなっている。そのため、車載用モータの小型化、高出力化について様々な検討がなされている。

　例えば、下記の特許文献１に記載されたステータは、矩形導線（平角導線）を複数回巻き回すことにより形成される複数の単位コイルを備える。複数の単位コイルは、ステータコアのスロットに組み付けられ、各相毎に接続されて分布巻きタイプの多相コイルが構成される。単位コイルは、ステータコアのスロット内に挿入されるストレート部と、ステータコアの両端面上に配置されるコイルエンド部とを含む。コイルエンド部には、ねじれを伴わないクランク形状部が形成される。各単位コイルは、異相用のスロットを跨いで同芯巻きされるかたちでステータコアに組み付けられる。

　ここで、特許文献１に記載されるように、ステータの多相コイルの形態として、集中巻きタイプと、分布巻きタイプがある。集中巻きタイプは、ステータコアの各ティース毎に集中してコイルが巻かれる。分布巻きタイプは、ステータコアの複数のスロットを跨いで複数の単位コイルが巻かれ、コイルエンドで異相又は同相の単位コイル同士が重なり合うように配置される。集中巻きタイプの多相コイルを備えたステータは、コイルエンドを小さくでき、モータの小型化や高効率化に有効である。分布巻きタイプの多相コイルを備えたステータは、ステータ内周の回転磁界を正弦波に近付けることができ、集中巻きタイプよりも高出力で低騒音を実現することができる。両タイプに共通して、コイル素線に平角導線を使用し、スロットの中のコイル占積率を高めることで、モータの高出力化を達成することができる。

　一方、下記の特許文献２には、多相コイルがステータコアに単相同芯巻きされて構成されたステータが記載される。ここで、多相コイルは、それぞれ単位コイルである、第１のＵ相コイル、第２のＵ相コイル、第１のＶ相コイル、第２のＶ相コイル、第１のＷ相コイル及び第２のＷ相コイルを含む。第１のＵ相コイルは、第１の素線コイル、第２の素線コイル及び第３の素線コイルを単相同芯巻きすることで構成される。そして、第１の素線コイルの巻き終わり端部と、第２の素線コイルの巻き始め端部とが互いに接続され、第２の素線コイルの巻き終わり端部と、第３の素線コイルの巻き始め端部とが互いに接続される。すなわち、第１のＵ相コイルは、同芯巻きされた３層の素線コイルが互いに一つの単位コイルをなすように構成される。第１の素線コイルの巻き始め端部と、第３の素線コイルの巻き終わり端部は、それぞれ第２のＵ相コイルに接続される一対の接続端部となる。第２のＵ相コイル、第１のＶ相コイル、第２のＶ相コイル、第１のＷ相コイル及び第２のＷ相コイルの構成についても上記と同様である。

特開２００８－１０４２９３号公報 特開２００８－０９９４４１号公報

　ここで、特許文献１に記載の単位コイルを、特許文献２に記載のように、多層同芯巻きに構成することが考えられる。ところが、そのように構成した場合には、各層コイルの巻き始め端部と巻き終わり端部とを互いに接続しなければならない。このため、面倒な接続作業が必要になる。また、上記接続部が多数あることで、ステータのコイルエンドが嵩張り、ステータの小型化が阻害されるおそれがある。

　この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、多相コイルを構成するために単位コイルの接続作業を簡略化すると共に、コイルエンドの嵩張りを少なくすることを可能としたステータ及びそのステータに使用される単位コイルの製造方法を提供することにある。

　（１）上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、複数のスロットを有するステータコアと、ステータコアに設けられる分布巻きタイプの多相コイルと、多相コイルは、平角導線を複数回巻き回すことにより形成される複数の単位コイルを含み、複数の単位コイルがステータコアの複数のスロットに組み付けられて接続されることとを備えたステータにおいて、単位コイルが、同芯巻きされた複数の層コイルを含み、複数の層コイルが、連続した１本の平角導線により形成されることと、複数の層コイルが、最外の層コイルと最内の層コイルとを含み、最外の層コイルの巻き始め端部又は巻き終わり端部と、最内の層コイルの巻き終わり端部又は巻き始め端部とが、単位コイルの第１の接続端部と第２の接続端部を構成することと、第１の接続端部と第２の接続端部が、単位コイルの軸線方向における２つの端に分かれて配置されることとを備えたことを趣旨とする。

　上記（１）の構成によれば、分布巻きタイプの多相コイルは、互いに相の異なるコイル、例えば、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルから構成される。各相のコイルは、複数の単位コイルを互いに直列に接続することにより構成される。ここで、ステータコアの上にて隣り合う単位コイル同士の第１の接続端部を互いに接続し、第２の接続端部を互いに接続すればよい。従って、従来の単位コイルを使用したステータとは異なり、同じ単位コイルを構成する複数の層コイル同士を互いに接続する必要がない。

　（２）上記目的を達成するために、上記（１）の構成において、各単位コイルに設けられる第１の接続端部と第２の接続端部の両方が、ステータコアの軸線方向における一方の端面上に配置されると共に、第１の接続端部と第２の接続端部のうち一方がステータコアの内周寄り位置に配置され、他方がステータコアの外周寄り位置に配置されることと、複数の単位コイルのうち、同相を構成する隣り合う単位コイル同士の第１の接続端部が互いに接続され、同じく同相を構成する隣り合う単位コイル同士の第２の接続端部が互いに接続されることとを備えることが好ましい。

　上記（２）の構成によれば、上記（１）の構成の作用に加え、同相を構成する隣り合う単位コイル同士の第１の接続端部の接続部と、第２の接続端部の接続部とが、ステータコアの内周寄り位置と外周寄り位置に分かれて配置される。

　（３）上記目的を達成するために、本発明の第２の態様は、複数のスロットを有するステータコアと、ステータコアに設けられる分布巻きタイプの多相コイルと、多相コイルは、平角導線を複数回巻き回すことにより形成される複数の単位コイルを含み、複数の単位コイルがステータコアの複数のスロットに組み付けられて接続されることとを備えたステータにおいて、単位コイルが、同芯巻きされた複数の層コイルを含み、複数の層コイルが、連続した１本の平角導線により形成されることと、複数の層コイルが、最外の層コイルと最内の層コイルとを含み、最外の層コイルの巻き始め端部又は巻き終わり端部と、最内の層コイルの巻き終わり端部又は巻き始め端部とが、単位コイルの第１の接続端部と第２の接続端部を構成することと、第１の接続端部と第２の接続端部の両方が、単位コイルの軸線方向における２つの端の一方に配置されることとを備えたことを趣旨とする。

　上記（３）の構成によれば、分布巻きタイプの多相コイルは、互いに相の異なるコイル、例えば、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルから構成される。各相のコイルは、複数の単位コイルを互いに直列に接続することにより構成される。このとき、ステータコアの上にて隣り合う単位コイル同士の第１の接続端部を互いに接続し、第２の接続端部を互いに接続すればよい。従って、従来の単位コイルを使用したステータとは異なり、同じ単位コイルを構成する複数の層コイル同士を互いに接続する必要がない。

　（４）上記目的を達成するために、上記（３）の構成において、各単位コイルに設けられる第１の接続端部と第２の接続端部の両方が、ステータコアの軸線方向における一方の端面上に配置されると共に、第１の接続端部と第２の接続端部の両方がステータコアの内周寄り位置又は外周寄り位置に配置されることと、複数の単位コイルのうち、同相を構成する隣り合う単位コイル同士の第１の接続端部が互いに接続され、同じく同相を構成する隣り合う単位コイル同士の第２の接続端部が互いに接続されることとを備えることが好ましい。

　上記（４）の構成によれば、上記（３）の構成の作用に加え、同相を構成する隣り合う単位コイル同士の第１の接続端部の接続部と、第２の接続端部の接続部とが、ステータコアの内周寄り位置又は外周寄り位置に一緒に配置される。

　（５）上記目的を達成するために、本発明の第３の態様は、上記（１）の構成におけるステータに使用される単位コイルの製造方法であって、外周に少なくとも一つの段部が形成され、段部を境に軸線方向に順次サイズの異なる巻き胴部が複数連なるように形成された略角柱形をなす巻き型を使用し、巻き型の一端側から他端側へ各巻き胴部の外周に１本の平角導線を螺旋状に巻き回すと共に、段部の外周では平角導線を延ばしてつなぎ部を形成する巻回工程と、次に、巻き回された平角導線を巻き型から取り外す離型工程と、次に、複数の巻き胴部のうち、小さい巻き胴部にて巻かれた小コイル部を、大きい巻き胴部にて巻かれた大コイル部の内側へ、つなぎ部を塑性変形させることにより相対的に移動させる移動工程とを備え、これにより同芯巻きされた複数の層コイルを含む単位コイルを製造することを趣旨とする。

　上記（５）の構成によれば、一本につながった平角導線により、複数の層コイルを容易に同芯巻きすることが可能となる。

　（６）上記目的を達成するために、本発明の第４の態様は、上記（３）の構成におけるステータに使用される単位コイルの製造方法であって、略角柱形をなす内層巻き型の一端側から他端側へその外周に１本の平角導線を螺旋状に巻き回すことにより内層コイルを形成する内層巻回工程と、次に、内層コイルの外側へ、略角筒形をなす外層巻き型を移動させる外層巻き型移動工程と、次に、内層コイルの巻き終わり端部を延ばしたつなぎ部を介して外層巻き型の一端側から他端側へその外周に平角導線を、内層コイルの巻き進み方向とは逆方向へ螺旋状に巻き回すことにより外層コイルを形成する外層巻回工程と、次に、形成された内層コイル及び外層コイルを内層巻き型及び外層巻き型から取り外す離型工程とを備え、これにより同芯巻きされた２つの層コイルを含む単位コイルを製造することを趣旨とする。

　上記（６）の構成によれば、一本につながった平角導線により、外層コイルと内層コイルを容易に同芯巻きすることが可能となる。

　上記（１）乃至（４）の構成によれば、多相コイルを構成するために単位コイルの接続作業を簡略化することができると共に、ステータのコイルエンドの嵩張りを少なくすることができる。

　上記（５）及び（６）の構成によれば、少なくとも外層コイルと内層コイルとからなる単位コイルを一本の平角導線により容易に製造することができる。

第１実施形態に係り、ステータを示す斜視図。 同実施形態に係り、一つの単位コイルの正面側を示す斜視図。 同実施形態に係り、一つの単位コイルの背面側を示す斜視図。 同実施形態に係り、一つの単位コイルを示す平面図。 同実施形態に係り、重ね合わされた２つの単位コイルを示す斜視図。 同実施形態に係り、コイル籠にステータコアの分割されたピースを挿入する様子を概略的に示す斜視図。 同実施形態に係り、ステータコアに設けられたＷ相コイルを構成する８個の単位コイルにつき、それらの外層コイルのみの配置を概略的に示す平面図。 同実施形態に係り、ステータコアに設けられたＷ相コイルを構成する８個の単位コイルにつき、それらの内層コイルのみの配置を概略的に示す平面図。 同実施形態に係り、単位コイルのコイルエンドを構成する部分を示す斜視図。 同実施形態に係り、ステータのコイルエンドの一部分を示す斜視図。 同実施形態に係り、単位コイルの製造方法につき一連の工程を示すフローチャート。 同実施形態に係り、「巻回工程」の状態を概略的に示す断面図。 同実施形態に係り、「離型工程」の状態を概略的に示す断面図。 同実施形態に係り、「移動工程」の状態を概略的に示す断面図。 同実施形態に係り、「移動工程」の状態を概略的に示す断面図。 第２実施形態に係り、ステータを示す斜視図。 同実施形態に係り、一つの単位コイルの背面側を示す斜視図。 同実施形態に係り、単位コイルの製造方法につき一連の工程を示すフローチャート。 同実施形態に係り、「内層巻回工程」の状態を概略的に示す断面図。 同実施形態に係り、「外層巻き型移動工程」の状態を概略的に示す断面図。 同実施形態に係り、「外層巻回工程」の状態を概略的に示す断面図。 同実施形態に係り、「離型工程」の後の状態を概略的に示す断面図。

＜第１実施形態＞
　以下、本発明におけるステータ及びそれに使用される単位コイルの製造方法を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

　図１に、この実施形態のステータ１を斜視図により示す。このステータ１は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相を有する３相モータに使用される。ステータ１は、複数のティース２（図６～図８参照）と複数のスロット３（図６～図８参照）を有するステータコア４と、ステータコア４に設けられる分布巻きタイプの多相コイル５と、ステータコア４の外周に装着されるアウターリング６とを備える。多相コイル５は、複数（この実施形態では２４個）の単位コイル７を含み、それら複数の単位コイル７がステータコア４の複数のスロット３に組み付けられて接続される。この実施形態のステータコア４は、後述するように、複数のピース１７（図６参照）を円環状につなぎ合わせて形成される分割タイプのものである。図１においては、ステータコア４は、便宜上、一体タイプとして示される。

　この実施形態で、多相コイル５は、Ｕ相を構成するＵ相コイルと、Ｖ相を構成するＶ相コイルと、Ｗ相を構成するＷ相コイルとを備える。各相コイルは、それぞれ８個の単位コイル７から構成される。各相コイルを構成する単位コイル７は、他の異なる相コイルが組み付けられる異相用スロット３を跨いで、同芯巻きされるかたちでステータコア４の複数のスロット３に組み付けられる。

　図２に、一つの単位コイル７の正面側を斜視図により示す。図３に、一つの単位コイル７の背面側を斜視図により示す。図４に、一つの単位コイル７を平面図により示す。この単位コイル７は、全体が略六角形状をなし、同芯巻きされた外層コイル８と内層コイル９を含む。外層コイル８及び内層コイル９は、連続した１本の平角導線１０を複数回巻き回すことによりより形成される。この実施形態では、外層コイル８の巻き始め端部８ａと内層コイル９の巻き終わり端部９ａが、一つの単位コイル７に設けられる一対をなす第１の接続端部１１と第２の接続端部１２を構成する。第１の接続端部１１と第２の接続端部１２は、単位コイル７の軸線方向（図２，３の前後方向）における両端にそれぞれ分かれて配置される。すなわち、第１の接続端部１１は、図２，３に示すように、単位コイル７の背面側に配置される。第２の接続端部１２は、図２，３に示すように、単位コイル７の正面側に配置される。

　このように構成された単位コイル７は、図４に示すように、平面視で略Ｓ形に屈曲した形を有する。ここで、単位コイル７は、図４に示すように、ステータコア４の外周側に配置される外周配置部７ａと、ステータコア４の内周側に配置される内周配置部７ｂと、ステータコア４の内周側と外周側との中間に配置される中間配置部７ｃとの３つの部分に分けることができる。

　単位コイル７に使用される平角導線１０は、矩形断面を有する金属線の周囲に絶縁性の樹脂を塗工して形成される。金属線には、銅等の導電性の高い金属が採用される。絶縁性の樹脂には、エナメルやＰＰＳ等の絶縁性の高い樹脂が採用される。

　ステータ１を製造するには、複数の単位コイル７を円環籠状に重ね合わせてコイル籠１６（図６参照）を形成し、そのコイル籠１６に対して分割式のステータコア４を組み付ける。図５に、コイル籠１６（図６参照）を形成する過程で重ね合わされた２つの単位コイル７Ａ，７Ｂを斜視図により示す。図５において、２つの単位コイル７Ａ，７Ｂの奥に設けられるのは、各単位コイル７Ａ，７Ｂを位置決めするための位置決め治具２１である。図５において、互いに同じ形状を有する２つの単位コイル７Ａ，７Ｂは、中間配置部７ｃが互いに隣り合うように配置される。図５において、一方の単位コイル７Ｂの中間配置部７ｃの下に、他方の単位コイル７Ａの内周配置部７ｂが配置される。また、一方の単位コイル７Ｂの外周配置部７ａは、他方の単位コイル７Ａの中間配置部７ｃの下側に配置される。

　図６に、コイル籠１６に、ステータコア４を構成する分割されたピース１７を挿入する様子を概略的に斜視図により示す。コイル籠１６は、２４個の単位コイル７を、図５に示すように、互いに重ね合わせることにより形成される。ステータコア４は、各ピース１７を、コイル籠１６の外周側から隙間に差し込むことにより、円環状に形成される。図６に示すように、各ピース１７は、２つのティース２と、それらティース２の間に位置する一つのスロット３とを含む。ピース１７は、そのティース２が、コイル籠１６を構成する単位コイル７の隙間に挿入されるように組み付けられる。その後、図１に示すように、ステータコア４の外周にアウターリング６を焼き嵌めする。また、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルそれぞれを構成する８個の単位コイル７は、接続端部１１，１２を介して互いに直列に接続される。このようにして、最終的に、図１に示すようなステータ１を完成させることができる。

　図１に示すように、ステータ１において、各単位コイル７に設けられる第１の接続端部１１と第２の接続端部１２の両方は、ステータコア４の軸線方向における上端面の上に配置される。また、内層コイル９の第２の接続端部１２がステータコア４の外周寄り位置に配置され、外層コイル８の第１の接続端部１１がステータコア４の内周寄り位置に配置される。そして、複数の単位コイル７のうち、ある相のコイル（例えば「Ｕ相コイル」）を構成する隣り合う単位コイル７同士の第２の接続端部１２が、ステータコア４の外周寄り位置にて互いに接続される。同じくある相のコイル（例えば「Ｕ相コイル」）を構成する隣り合う単位コイル７同士の第１の接続端部１１が、ステータコア４の内周寄り位置にて互いに接続される。

　図７に、ステータコア４に設けられたＷ相コイルを構成する８個の単位コイル７につき、それらの外層コイル８のみの配置を概略的に平面図により示す。図８に、ステータコア４に設けられたＷ相コイルを構成する８個の単位コイル７につき、それらの内層コイル９のみの配置を概略的に平面図により示す。図７，８において、ステータコア４は、便宜上、一体タイプとして示される。

　ここで、図７，８に示すように、ステータコア４を、第１～第８のブロックＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６，Ｂ７，Ｂ８に分けることができる。各ブロックＢ１～Ｂ８は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルそれぞれのために使用される６個のスロット３を一組として含む。例えば、第１のブロックＢ１は、２つのＵ相Ｕ１，Ｕ２に対応する２つのスロット３、２つのＶ相Ｖ１，Ｖ２に対応する２つのスロット３、２つのＷ相Ｗ１，Ｗ２に対応する２つのスロット３を一組として含む。他のブロックＢ２～Ｂ８についても同様である。

　そして、図７に示すように、例えば、第１のブロックＢ１のＷ相Ｗ２に対応するスロット３の中には、一つの単位コイル７を構成する外層コイル８の一部が挿入される。また、図７に示すように、第２のブロックＢ２のＷ相Ｗ２に対応するスロット３の中には、隣り合う他の単位コイル７を構成する外層コイル８の一部が挿入される。一方、図８に示すように、第１のブロックＢ１のＷ相Ｗ１に対応するスロット３の中には、一つの単位コイル７を構成する内層コイル９の一部が挿入される。また、図８に示すように、第２のブロックＢ２のＷ相Ｗ１に対応するスロット３の中には、隣り合う他の単位コイル７を構成する内層コイル９の一部が挿入される。

　図９に、この実施形態の単位コイル７につき、コイルエンドを構成する部分を斜視図により示す。図１０に、この実施形態のステータ１のコイルエンドの一部分を斜視図により示す。図９に示すように、単位コイル７の第１の接続端部１１と第２の接続端部１２は、単位コイル７の両端に分かれて配置される。図９において、第１及び第２の接続端部１１，１２は、互いに同じ形で表される。しかし、実際には、隣り合う単位コイル７同士の各接続端部１１，１２を互いにバスバー等を使用することなく接続するために、２種類の単位コイル７が予め用意される。すなわち、一方の種類の単位コイル７は、第１の接続端部１１を長く延ばし、第２の接続端部１２を短くする。他方の種類の単位コイル７は、第１の接続端部１１を短くし、第２の接続端部１２を長く延ばす。

　次に、この実施形態の単位コイル７の製造方法について説明する。図１１に、その製造方法につき一連の工程をフローチャートにより示す。図１２～１５に、各工程の状態を概略的に断面図により示す。

　先ず、図１１の（１）に示す「巻回工程」では、図１２に示すように、巻き型３１を使用して平角導線１０を複数回巻き回す。巻き型３１は、外周に一つの段部３１ａが形成され、その段部３１ａを境に軸線方向に順次サイズの異なる小径巻き胴部３１ｂと大径巻き胴部３１ｃとが連なるように形成され、略角柱形をなす。各巻き胴部３１ｂ，３１ｃの外周には、平角導線１０の幅に整合する階段状の段差が形成される。そして、この巻き型３１の大径巻き胴部３１ｃの下端側から小径巻き胴部３１ｂの上端側へ向けて、各巻き胴部３１ｃ，３１ｂの外周に１本の平角導線１０を螺旋状に巻き回すと共に、段部３１ａの外周では、平角導線１０を延ばしてつなぎ部２６を形成する。図１２において、各四角は、平角導線１０の断面を示し（ハッチングを省略している。）、その断面の中の数字は、巻回数を意味する。他の図１３～１５においても同様である。

　次に、図１１の（２）に示す「離型工程」では、図１３に示すように、巻き回された平角導線１０を巻き型３１から取り外す。この状態で、巻き回された平角導線１０には、巻き型３１の外周形状が転写されている。この状態で、小径巻き胴部３１ｂにて巻かれた部分を小コイル部２７と称し、大径巻き部３１ｃにて巻かれた部分を大コイル部２８と称する。

　次に、図１１の（３）に示す「移動工程」では、図１４，１５に示すように小コイル部２７を大コイル部２８の内側へ、つなぎ部２６を塑性変形させることにより相対的に移動させる。この実施形態では、図１４に示すように、小コイル部２７と大コイル部２８を、一対の圧縮板３６，３７により圧縮することにより、両コイル部２７，２８を相対的に移動させる。

　上記のような各工程を経ることにより、図１５に示すように、同芯巻きされた外層コイル８と内層コイル９を含む単位コイル７を製造することができる。図１５において、単位コイル７の軸線方向の一端側には、「１」で示すように、外層コイル８の巻き始め端部８ａが位置し、同じく軸線方向の他端側には、「１０」で示すように、内層コイル９の巻き終わり端部９ａが位置する。これら巻き始め端部８ａと巻き終わり端部９ａが、一つの単位コイル７における一対の接続端部１１，１２となる。ここで、図１２～１５において、図示は省略するが、既に説明したように、各接続端部１１，１２は、隣り合う単位コイル７同士の接続のために、一方が長く他方が短くなるように長さが設定される。

　以上説明したようにこの実施形態のステータ１によれば、分布巻きタイプの多相コイル５は、複数の単位コイル７が、ステータコア４の複数のスロット３に組み付けられ、接続されることにより構成される。ここで、多相コイル５は、互いに相の異なるコイル、例えば、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルから構成される。各相のコイルは、複数の単位コイル７を互いに直列に接続することにより構成される。このとき、ステータコア４の上にて、隣り合う単位コイル７同士の第１の接続端部１１を互いに接続し、第２の接続端部１２を互いに接続すればよい。従って、従来の単位コイルを使用したステータとは異なり、この実施形態のステータ１では、各単位コイル７ごとに、それらを構成する外層コイル８及び内層コイル９同士を互いに接続する必要がない。このため、多相コイル５を構成するために単位コイル７の接続作業を簡略化することができる。また、単位コイル７毎に、接続端部１１，１２の接続箇所を少なくできる分だけ、ステータ１におけるコイルエンドの嵩張りを少なくすることができる。そして、結果的には、ステータ１の上下両端のコイルエンドの高さを互いに等しくすることができる。

　また、この実施形態のステータ１によれば、同相のコイルを構成する隣り合う単位コイル７同士の第１の接続端部１１の接続部と、第２の接続端部１２の接続部とが、ステータコア４の内周寄り位置と外周寄り位置に分かれて配置される。このため、複数できる各接続端部１１，１２の接続部につき、隣り合う接続部同士の間隔を比較的広くとることができ、接続作業を行う際には、他の接続部との干渉のおそれが少なくなり、接続作業の効率化を図ることができる。

　更に、この実施形態の単位コイル７の製造方法によれば、一本につながった平角導線１０により、外層コイル８と内層コイル９を容易に同芯巻きすることができる。このため、外層コイル８と内層コイル９を同芯巻きしてなる単位コイル７を、一本の平角導線１０により容易に製造することができる。

＜第２実施形態＞
　次に、本発明におけるステータ及びそれに使用される単位コイルの製造方法を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

　なお、以下の説明において、前記第１実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。

　図１６に、この実施形態のステータ４１を斜視図により示す。図１７に、一つの単位コイル７の背面側を斜視図により示す。この実施形態のステータ１は、各接続端部１１，１２の配置の点で第１実施形態と構成が異なる。すなわち、図１７に示すように、この実施形態の単位コイル７は、内層コイル９の巻き始め端部９ｂと、外層コイル８の巻き終わり端部８ｂとが、単位コイル７の第１の接続端部１１と第２の接続端部１２を構成する。そして、第１の接続端部１１と第２の接続端部１２の両方が、単位コイル７の軸線方向における２つの端の一方、つまり正面側の端に配置される。

　図１６に示すように、ステータ４１において、各単位コイル７に設けられる第１の接続端部１１と第２の接続端部１２の両方が、ステータコア４の軸線方向における上端面の上に配置される。また、内層コイル９の第１の接続端部１１と外層コイル８の第２の接続端部１２との両方が、ステータコア４の上端面にて外周寄り位置に配置される。そして、複数の単位コイル７のうち、同相のコイル（例えば「Ｕ相コイル」）を構成する隣り合う単位コイル７同士につき、第１の接続端部１１が互いに接続され、第２の接続端部１２が互いに接続される。

　一方、この実施形態では、単位コイル７の製造方法の点で、第１実施形態と構成が異なる。以下にその製造方法について説明する。図１８に、その製造方法につき一連の工程をフローチャートにより示す。図１９～２２に、各工程の状態を概略的に断面図により示す。

　先ず、図１８の（１）に示す「内層巻回工程」では、図１９に示すように、略角柱形をなす内層巻き型３８を使用して平角導線１０を複数回巻き回す。この内層巻き型３８は、その外周に平角導線１０の幅に整合する階段状の段差を有する。この段階で、内層巻き型３８の下方には、外層巻き型３９が待機している。そして、内層巻き型３８の基端側から先端側へ向けて、その外周に１本の平角導線１０を螺旋状に巻き回すことにより、内層コイル４６を形成する。図１９において、各四角は、平角導線１０の断面を示し（ハッチングを省略している。）、その断面の中の数字は、巻回数を意味する。その他の図２０～２２においても同様である。

　次に、図１８の（２）に示す「外層巻き型移動工程」では、図２０に示すように、内層コイル４６の外側（外周）へ、略角筒形をなす外層巻き型３９を移動させる。この外層巻き型３９は、その外周に平角導線１０の幅に整合する階段状の段差を有する。

　次に、図１８の（３）に示す「外層巻回工程」では、図２１に示すように、内層コイル４６の巻き終わり端部４６ａを延ばしたつなぎ部４７を介して、外層巻き型３９の外周に平角導線１０を複数回巻き回すことにより、外層コイル４８を形成する。このとき、平角導線１０を、外層巻き型３９の先端側から基端側へ向けて、内層コイル４６の巻き進み方向とは逆方向へ螺旋状に巻き回す。

　次に、図１８の（４）に示す「離型工程」では、形成された内層コイル４６及び外層コイル４８を、内層巻き型３８及び外層巻き型３９から取り外す。これにより、図２２に示すように、同芯巻きされた内層コイル４６と外層コイル４８を含む一つの単位コイル７を製造することができる。図２２において、単位コイル７の軸線方向の一端側には、「１」で示すように、内層コイル４６の巻き始め端部４６ｂが位置すると共に、「１０」で示すように、外層コイル４８の巻き終わり端部４８ａが位置する。これら巻き始め端部４６ｂと巻き終わり端部４８ａが、一つの単位コイル７の一対の接続端部１１，１２となる。ここで、図１２～１５において、図示は省略するが、既に説明したように、各接続端部１１，１２は、隣り合う単位コイル７同士の接続のために、一方が長く他方が短くなるように長さが設定される。ここで、図１９～２２において、図示は省略するが、既に説明したように、各接続端部１１，１２は、隣り合う単位コイル７同士の接続のために、一方が長く他方が短くなるように長さが設定される。

　以上説明したように、この実施形態のステータ４１によれば、分布巻きタイプの多相コイル５は、複数の単位コイル７が、ステータコア４の複数のスロット３に組み付けられ、接続されることにより構成される。ここで、多相コイル５は、互いに相の異なるコイルから構成される。各相のコイルは、複数の単位コイル７を互いに直列に接続することにより構成される。このとき、ステータコア４の上にて、隣り合う単位コイル７同士の第１の接続端部１１を互いに接続し、第２の接続端部１２を互いに接続すればよい。従って、従来の単位コイルを使用したステータとは異なり、この実施形態のステータ１では、各単位コイル７ごとに、それらを構成する外層コイル８及び内層コイル９同士を互いに接続する必要がない。このため、多相コイル５を構成するために単位コイル７の接続作業を簡略化することができる。また、単位コイル７毎に、接続端部１１，１２の接続箇所を少なくできる分だけ、ステータ４１におけるコイルエンドの嵩張りを少なくすることができる。そして、結果的には、ステータ４１の上下両方のコイルエンドの高さを互いに等しくすることができる。

　また、この実施形態のステータ４１によれば、同相のコイルを構成する隣り合う単位コイル７同士の第１の接続端部１１の接続部と、第２の接続端部１２の接続部とが、ステータコア４の外周寄り位置に一緒に配置される。このため、ステータコア４の上端面につき、多相コイル５よりも内側のスペースを確保することができる。また、第１及び第２の接続端部１１，１２の接続部が、共にステータコア４の外周寄り位置にてほぼ同じ円周上に揃えられるので、接続作業の効率化を図ることができる。

　更に、この実施形態の単位コイル７の製造方法によれば、一本につながった平角導線１０により、外層コイル８と内層コイル９を容易に同芯巻きすることができる。このため、外層コイル８と内層コイル９を同芯巻きしてなる単位コイル７を、一本の平角導線１０により容易に製造することができる。

　なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。

　（１）前記各実施形態では、外層コイル８と内層コイル９の２つの層コイルを同心巻きしてなる単位コイル７を使用した。これに対し、外層コイルと中層コイルと内層コイルの３つの層コイルを同芯巻きしてなる単位コイルを使用したり、４つの相コイルを同芯巻きしてなる単位コイルを使用したりすることもできる。

　（２）前記第１実施形態では、外層コイル８と内層コイル９の２つの層コイルを同心巻きしてなる単位コイル７の製造方法について説明したが、この製造方法を３つの層コイルや４つの層コイルを同芯巻きしてなる単位コイルの製造方法に適用することもできる。

　（３）前記第２実施形態では、第１及び第２の接続端部１１，１２の接続部をステータコア４の外周寄り位置に一緒に配置した。これに対し、第１及び第２の接続端部の接続部をステータコアの内周寄り位置に一緒に配置してもよい。

　この発明は、例えば、ハイブリッドカーや電気自動車などの車載用モータに利用することができる。

１　ステータ
３　スロット
４　ステータコア
５　多相コイル
７　単位コイル
７Ａ　単位コイル
７Ｂ　単位コイル
８　外層コイル
８ａ　巻き始め端部
８ｂ　巻き終わり端部
９　内層コイル
９ａ　巻き終わり端部
９ｂ　巻き始め端部
１０　平角導線
１１　第１の接続端部
１２　第２の接続端部
２６　つなぎ部
２７　小コイル部
２８　大コイル部
３１　巻き型
３１ａ　段部
３１ｂ　小径巻き胴部
３１ｃ　大径巻き胴部
３８　内層巻き型
３９　外層巻き型
４１　ステータ
４６　内層コイル
４６ａ　巻き終わり端部
４６ｂ　巻き始め端部
４７　つなぎ部
４８　外層コイル
４８ａ　巻き終わり端部

Claims (6)

1. 　複数のスロットを有するステータコアと、
   　前記ステータコアに設けられる分布巻きタイプの多相コイルと、
   　前記多相コイルは、平角導線を複数回巻き回すことにより形成される複数の単位コイルを含み、前記複数の単位コイルが前記ステータコアの前記複数のスロットに組み付けられて接続されることと
   を備えたステータにおいて、
   　前記単位コイルが、同芯巻きされた複数の層コイルを含み、前記複数の層コイルが、連続した１本の平角導線により形成されることと、
   　前記複数の層コイルが、最外の層コイルと最内の層コイルとを含み、前記最外の層コイルの巻き始め端部又は巻き終わり端部と、前記最内の層コイルの巻き終わり端部又は巻き始め端部とが、前記単位コイルの第１の接続端部と第２の接続端部を構成することと、
   　前記第１の接続端部と前記第２の接続端部が、前記単位コイルの軸線方向における２つの端に分かれて配置されることと
   を備えたことを特徴とするステータ。
2. 　前記各単位コイルに設けられる前記第１の接続端部と前記第２の接続端部の両方が、前記ステータコアの軸線方向における一方の端面上に配置されると共に、前記第１の接続端部と前記第２の接続端部のうち一方が前記ステータコアの内周寄り位置に配置され、他方が前記ステータコアの外周寄り位置に配置されることと、
   　前記複数の単位コイルのうち、同相を構成する隣り合う単位コイル同士の前記第１の接続端部が互いに接続され、同じく同相を構成する隣り合う単位コイル同士の前記第２の接続端部が互いに接続されることと
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のステータ。
3. 　複数のスロットを有するステータコアと、
   　前記ステータコアに設けられる分布巻きタイプの多相コイルと、
   　前記多相コイルは、平角導線を複数回巻き回すことにより形成される複数の単位コイルを含み、前記複数の単位コイルが前記ステータコアの前記複数のスロットに組み付けられて接続されることと
   を備えたステータにおいて、
   　前記単位コイルが、同芯巻きされた複数の層コイルを含み、前記複数の層コイルが、連続した１本の平角導線により形成されることと、
   　前記複数の層コイルが、最外の層コイルと最内の層コイルとを含み、前記最外の層コイルの巻き始め端部又は巻き終わり端部と、前記最内の層コイルの巻き終わり端部又は巻き始め端部とが、前記単位コイルの第１の接続端部と第２の接続端部を構成することと、
   　前記第１の接続端部と前記第２の接続端部の両方が、前記単位コイルの軸線方向における２つの端の一方に配置されることと
   を備えたことを特徴とするステータ。
4. 　前記各単位コイルに設けられる前記第１の接続端部と前記第２の接続端部の両方が、前記ステータコアの軸線方向における一方の端面上に配置されると共に、前記第１の接続端部と前記第２の接続端部の両方が前記ステータコアの内周寄り位置又は外周寄り位置に配置されることと、
   　前記複数の単位コイルのうち、同相を構成する隣り合う単位コイル同士の前記第１の接続端部が互いに接続され、同じく同相を構成する隣り合う単位コイル同士の前記第２の接続端部が互いに接続されることと
   を備えたことを特徴とする請求項３に記載のステータ。
5. 　請求項１に記載のステータに使用される単位コイルの製造方法であって、
   　外周に少なくとも一つの段部が形成され、前記段部を境に軸線方向に順次サイズの異なる巻き胴部が複数連なるように形成された略角柱形をなす巻き型を使用し、前記巻き型の一端側から他端側へ前記各巻き胴部の外周に１本の平角導線を螺旋状に巻き回すと共に、前記段部の外周では前記平角導線を延ばしてつなぎ部を形成する巻回工程と、
   　次に、前記巻き回された平角導線を前記巻き型から取り外す離型工程と、
   　次に、前記複数の巻き胴部のうち、小さい巻き胴部にて巻かれた小コイル部を、大きい巻き胴部にて巻かれた大コイル部の内側へ、前記つなぎ部を塑性変形させることにより相対的に移動させる移動工程と
   を備え、これにより同芯巻きされた複数の層コイルを含む単位コイルを製造することを特徴とする単位コイルの製造方法。
6. 　請求項３に記載のステータに使用される単位コイルの製造方法であって、
   　略角柱形をなす内層巻き型の一端側から他端側へその外周に１本の平角導線を螺旋状に巻き回すことにより内層コイルを形成する内層巻回工程と、
   　次に、前記内層コイルの外側へ、略角筒形をなす外層巻き型を移動させる外層巻き型移動工程と、
   　次に、前記内層コイルの巻き終わり端部を延ばしたつなぎ部を介して前記外層巻き型の一端側から他端側へその外周に前記平角導線を、前記内層コイルの巻き進み方向とは逆方向へ螺旋状に巻き回すことにより外層コイルを形成する外層巻回工程と、
     次に、前記形成された内層コイル及び外層コイルを前記内層巻き型及び前記外層巻き型から取り外す離型工程と
   を備え、これにより同芯巻きされた２つの層コイルを含む単位コイルを製造することを特徴とする単位コイルの製造方法。

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