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

ステータ及びそれに使用される単位コイルの製造方法 Download PDF

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WO2011155061A1
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winding
unit
connection end
coils
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学 北村
敦 渡辺
富士夫 安藤
正宜 芳賀
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トヨタ自動車株式会社
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K15/066—Windings consisting of complete sections, e.g. coils, waves inserted perpendicularly to the axis of the slots or inter-polar channels
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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49009—Dynamoelectric machine

Definitions

  • the present invention includes a stator core and a distributed winding type multi-phase coil assembled to the stator core, and the multi-phase coil is composed of a plurality of unit coils formed by winding a rectangular conductor wire a plurality of times, and a stator used therein.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a unit coil.
  • the stator described in Patent Document 1 below includes a plurality of unit coils formed by winding a rectangular conducting wire (flat conducting wire) a plurality of times.
  • the plurality of unit coils are assembled in slots of the stator core and connected for each phase to constitute a distributed winding type multi-phase coil.
  • the unit coil includes a straight portion that is inserted into a slot of the stator core and coil end portions that are disposed on both end faces of the stator core.
  • the coil end portion is formed with a crank-shaped portion that is not twisted.
  • Each unit coil is assembled to the stator core so as to be wound concentrically across the slots for different phases.
  • a concentrated winding type and a distributed winding type as a form of the multiphase coil of the stator.
  • the coil is wound around each tooth of the stator core.
  • the distributed winding type a plurality of unit coils are wound across a plurality of slots of the stator core, and the unit coils of different or in-phase are arranged to overlap each other at the coil end.
  • a stator provided with a concentrated winding type multi-phase coil can reduce the coil end and is effective for miniaturization and high efficiency of a motor.
  • a stator including a distributed winding type multiphase coil can bring the rotating magnetic field of the inner periphery of the stator closer to a sine wave, and can achieve higher output and lower noise than the concentrated winding type.
  • high output of the motor can be achieved by using a rectangular wire for the coil wire and increasing the coil space factor in the slot.
  • Patent Document 2 describes a stator in which a multiphase coil is wound around a stator core with a single homologous core.
  • the multi-phase coils are unit coils, respectively, a first U-phase coil, a second U-phase coil, a first V-phase coil, a second V-phase coil, a first W-phase coil, and a first coil. 2 W-phase coils are included.
  • the first U-phase coil is configured by single homologous core winding of the first strand coil, the second strand coil, and the third strand coil.
  • the winding end portion of the first strand coil and the winding start end portion of the second strand coil are connected to each other, and the winding end portion of the second strand coil and the third strand
  • the winding start end of the coil is connected to each other. That is, the first U-phase coil is configured such that three-layered wire coils wound concentrically form one unit coil.
  • the winding start end of the first strand coil and the winding end of the third strand coil constitute a pair of connection ends connected to the second U-phase coil.
  • the configurations of the second U-phase coil, the first V-phase coil, the second V-phase coil, the first W-phase coil, and the second W-phase coil are the same as described above.
  • the unit coil described in Patent Document 1 is configured as a multi-layer concentric winding as described in Patent Document 2.
  • the winding start end and winding end of each layer coil must be connected to each other. For this reason, troublesome connection work is required.
  • the coil ends of the stator are bulky, and there is a possibility that downsizing of the stator is hindered.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and the object thereof is to simplify the connecting operation of unit coils in order to constitute a multiphase coil, and to reduce the bulkiness of the coil end. Another object of the present invention is to provide a stator and a method of manufacturing a unit coil used for the stator.
  • a stator core having a plurality of slots, a distributed winding type multiphase coil provided in the stator core, and the multiphase coil includes a plurality of rectangular conductors.
  • the plurality of unit coils are concentrically wound.
  • a plurality of layer coils are formed by a single continuous rectangular wire, and the plurality of layer coils include an outermost layer coil and an innermost layer coil,
  • the winding start end or winding end of the layer coil and the winding end or winding start of the innermost layer coil constitute the first connection end and the second connection end of the unit coil.
  • the distributed winding type multi-phase coil is composed of coils having different phases, for example, a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil.
  • Each phase coil is configured by connecting a plurality of unit coils in series with each other.
  • the first connection ends of the unit coils adjacent on the stator core may be connected to each other, and the second connection ends may be connected to each other. Therefore, unlike a conventional stator using unit coils, it is not necessary to connect a plurality of layer coils constituting the same unit coil to each other.
  • both the first connection end and the second connection end provided in each unit coil are one end face in the axial direction of the stator core. And one of the first connection end and the second connection end is disposed at a position near the inner periphery of the stator core, and the other is disposed at a position near the outer periphery of the stator core;
  • first connection end portions of adjacent unit coils constituting the same phase are connected to each other, and second connection end portions of adjacent unit coils constituting the same phase are connected to each other. It is preferable to provide.
  • connection between the first connection end and the second connection end of the adjacent unit coils constituting the same phase in addition to the operation of the configuration of the above (1), the connection between the first connection end and the second connection end of the adjacent unit coils constituting the same phase.
  • the portion is divided into an inner peripheral position and an outer peripheral position of the stator core.
  • a stator core having a plurality of slots, a distributed winding type multiphase coil provided in the stator core, and the multiphase coil includes a plurality of rectangular conductors.
  • the plurality of unit coils are concentrically wound.
  • a plurality of layer coils are formed by a single continuous rectangular wire, and the plurality of layer coils include an outermost layer coil and an innermost layer coil,
  • the winding start end or winding end of the layer coil and the winding end or winding start of the innermost layer coil constitute the first connection end and the second connection end of the unit coil.
  • the distributed winding type multi-phase coil is composed of coils having different phases, for example, a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil.
  • Each phase coil is configured by connecting a plurality of unit coils in series with each other.
  • the first connection ends of the unit coils adjacent on the stator core may be connected to each other, and the second connection ends may be connected to each other. Therefore, unlike a conventional stator using unit coils, it is not necessary to connect a plurality of layer coils constituting the same unit coil to each other.
  • both the first connection end and the second connection end provided in each unit coil are one end face in the axial direction of the stator core.
  • the first connection end and the second connection end are both disposed at the inner peripheral position or the outer peripheral position of the stator core and constitute the same phase among the plurality of unit coils. It is preferable that the first connection end portions of the adjacent unit coils are connected to each other, and the second connection end portions of the adjacent unit coils that similarly constitute the same phase are connected to each other.
  • connection between the first connection end and the second connection end of adjacent unit coils constituting the same phase are disposed together at the inner peripheral position or the outer peripheral position of the stator core.
  • a third aspect of the present invention is a method of manufacturing a unit coil used for a stator in the configuration of (1) above, wherein at least one step is formed on the outer periphery.
  • the small coil wound around the small winding drum is inside the large coil wound around the large winding drum. It is provided with a moving process that moves relatively by deforming, Ri and spirit to produce a single coil including a plurality of layers coils concentrically wound.
  • a plurality of layer coils can be easily concentrically wound by a single flat wire.
  • a fourth aspect of the present invention is a method of manufacturing a unit coil used for a stator in the configuration of (3) above, and is an inner layer winding type having a substantially prismatic shape.
  • An inner layer winding step in which an inner layer coil is formed by spirally winding a single flat conducting wire from one end side to the other end side, and then an outer layer having a substantially rectangular tube shape outside the inner layer coil.
  • the outer layer winding mold moving step for moving the winding mold, and then the rectangular conductor wire on the outer periphery from the one end side to the other end side of the outer layer winding mold through the connecting part extending the winding end of the inner layer coil.
  • An outer layer winding step in which an outer layer coil is formed by spirally winding in a direction opposite to the winding advance direction, and then releasing the formed inner layer coil and outer layer coil from the inner layer winding mold and the outer layer winding mold A concentric winding And purpose to produce a single coil comprising two layers coils.
  • the outer layer coil and the inner layer coil can be easily concentrically wound by a single flat wire.
  • a unit coil composed of at least an outer layer coil and an inner layer coil can be easily manufactured with a single rectangular wire.
  • the perspective view which concerns on 1st Embodiment and shows a stator The perspective view which shows the front side of one unit coil concerning the embodiment. The perspective view which concerns on the embodiment and shows the back side of one unit coil. The top view which concerns on the same embodiment and shows one unit coil. The perspective view which shows the two unit coils superimposed on the same embodiment. The perspective view which shows a mode that it concerns on the embodiment and inserts the divided
  • the top view which shows schematically arrangement
  • the perspective view which shows the part which concerns on the embodiment and comprises the coil end of a unit coil.
  • the perspective view which shows a part of coil end of a stator according to the embodiment.
  • the flowchart which shows a series of processes regarding the manufacturing method of a unit coil according to the embodiment. Sectional drawing which concerns on the same embodiment and shows the state of a "winding process” schematically. Sectional drawing which shows the state of a "mold release process" concerning the embodiment. Sectional drawing which shows the state of a "movement process” concerning the embodiment. Sectional drawing which shows the state of a "movement process” concerning the embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a state of an “outer layer winding mold moving step” according to the same embodiment. Sectional drawing which shows the state of an "outer layer winding process” concerning the embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a state after a “release process” according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a stator 1 of this embodiment.
  • the stator 1 is used for a three-phase motor having a U phase, a V phase, and a W phase.
  • the stator 1 includes a stator core 4 having a plurality of teeth 2 (see FIGS. 6 to 8) and a plurality of slots 3 (see FIGS. 6 to 8), a distributed winding type multiphase coil 5 provided on the stator core 4, and And an outer ring 6 mounted on the outer periphery of the stator core 4.
  • the multiphase coil 5 includes a plurality (24 in this embodiment) of unit coils 7, and the plurality of unit coils 7 are assembled and connected to the plurality of slots 3 of the stator core 4.
  • the stator core 4 of this embodiment is of a split type formed by connecting a plurality of pieces 17 (see FIG. 6) in an annular shape. In FIG. 1, the stator core 4 is shown as an integral type for convenience.
  • the multiphase coil 5 includes a U phase coil that constitutes the U phase, a V phase coil that constitutes the V phase, and a W phase coil that constitutes the W phase.
  • Each phase coil is composed of eight unit coils 7.
  • the unit coils 7 constituting each phase coil are assembled to the plurality of slots 3 of the stator core 4 in a manner of being concentrically wound across the different phase slots 3 to which other different phase coils are assembled.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the front side of one unit coil 7.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the back side of one unit coil 7.
  • FIG. 4 is a plan view showing one unit coil 7.
  • the unit coil 7 has a substantially hexagonal shape as a whole, and includes an outer layer coil 8 and an inner layer coil 9 wound concentrically.
  • the outer layer coil 8 and the inner layer coil 9 are formed by winding a single continuous rectangular wire 10 a plurality of times.
  • the winding start end 8a of the outer layer coil 8 and the winding end end 9a of the inner layer coil 9 form a pair of first connection end 11 and second connection end provided in one unit coil 7.
  • Part 12 is configured.
  • the first connection end 11 and the second connection end 12 are separately arranged at both ends in the axial direction of the unit coil 7 (the front-rear direction in FIGS. 2 and 3). That is, the first connection end 11 is arranged on the back side of the unit coil 7 as shown in FIGS. As shown in FIGS. 2 and 3, the second connection end 12 is disposed on the front side of the unit coil 7.
  • the unit coil 7 configured in this manner has a shape bent into a substantially S shape in plan view.
  • the unit coil 7 includes an outer circumferential arrangement portion 7 a arranged on the outer circumferential side of the stator core 4, an inner circumferential arrangement portion 7 b arranged on the inner circumferential side of the stator core 4, and the stator core 4. It can be divided into three parts, that is, an intermediate arrangement part 7c arranged between the inner peripheral side and the outer peripheral side.
  • the flat conducting wire 10 used for the unit coil 7 is formed by coating an insulating resin around a metal wire having a rectangular cross section.
  • a metal having high conductivity such as copper is used for the metal wire.
  • the insulating resin a highly insulating resin such as enamel or PPS is used.
  • FIG. 5 is a perspective view showing two unit coils 7A and 7B that are overlapped in the process of forming the coil cage 16 (see FIG. 6).
  • a positioning jig 21 for positioning the unit coils 7A and 7B is provided in the back of the two unit coils 7A and 7B.
  • two unit coils 7A and 7B having the same shape are arranged such that the intermediate arrangement portion 7c is adjacent to each other.
  • the inner peripheral arrangement portion 7b of the other unit coil 7A is arranged below the intermediate arrangement portion 7c of one unit coil 7B. Further, the outer peripheral arrangement portion 7a of one unit coil 7B is arranged below the intermediate arrangement portion 7c of the other unit coil 7A.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view showing a state in which the divided pieces 17 constituting the stator core 4 are inserted into the coil rod 16.
  • the coil cage 16 is formed by superposing 24 unit coils 7 on each other as shown in FIG.
  • the stator core 4 is formed in an annular shape by inserting each piece 17 into the gap from the outer peripheral side of the coil rod 16.
  • each piece 17 includes two teeth 2 and one slot 3 positioned between the teeth 2.
  • the piece 17 is assembled so that the tooth 2 is inserted into the gap between the unit coils 7 constituting the coil cage 16.
  • the outer ring 6 is shrink-fitted around the outer periphery of the stator core 4.
  • the eight unit coils 7 constituting the U-phase coil, the V-phase coil, and the W-phase coil are connected to each other in series via the connection end portions 11 and 12.
  • the stator 1 as shown in FIG. 1 can be completed.
  • both the first connection end 11 and the second connection end 12 provided in each unit coil 7 are arranged on the upper end surface in the axial direction of the stator core 4.
  • the second connection end 12 of the inner layer coil 9 is disposed near the outer periphery of the stator core 4
  • the first connection end 11 of the outer layer coil 8 is disposed near the inner periphery of the stator core 4.
  • the second connection end portions 12 of adjacent unit coils 7 constituting a coil of a certain phase for example, “U-phase coil”
  • first connection end portions 11 of adjacent unit coils 7 constituting a certain phase coil are connected to each other at a position near the inner periphery of the stator core 4.
  • FIG. 7 schematically shows the arrangement of only the outer layer coils 8 of the eight unit coils 7 constituting the W-phase coil provided in the stator core 4 in a plan view.
  • FIG. 8 is a schematic plan view showing the arrangement of only the inner layer coils 9 of the eight unit coils 7 constituting the W-phase coil provided in the stator core 4. 7 and 8, the stator core 4 is shown as an integral type for convenience.
  • the stator core 4 can be divided into first to eighth blocks B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, and B8.
  • Each of the blocks B1 to B8 includes a set of six slots 3 used for the U-phase coil, the V-phase coil, and the W-phase coil.
  • the first block B1 includes two slots 3 corresponding to two U phases U1 and U2, two slots 3 corresponding to two V phases V1 and V2, and 2 corresponding to two W phases W1 and W2.
  • One slot 3 is included as a set. The same applies to the other blocks B2 to B8.
  • a part of the outer layer coil 8 constituting one unit coil 7 is inserted into the slot 3 corresponding to the W phase W2 of the first block B1. Further, as shown in FIG. 7, a part of the outer layer coil 8 constituting another adjacent unit coil 7 is inserted into the slot 3 corresponding to the W phase W2 of the second block B2.
  • a part of the inner layer coil 9 constituting one unit coil 7 is inserted into the slot 3 corresponding to the W phase W1 of the first block B1. Also, as shown in FIG. 8, a part of the inner layer coil 9 constituting another adjacent unit coil 7 is inserted into the slot 3 corresponding to the W phase W1 of the second block B2.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a portion constituting the coil end of the unit coil 7 of this embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a part of the coil end of the stator 1 of this embodiment.
  • the first connection end 11 and the second connection end 12 of the unit coil 7 are arranged separately at both ends of the unit coil 7.
  • the 1st and 2nd connection edge parts 11 and 12 are represented by the same form mutually.
  • two types of unit coils 7 are prepared in advance in order to connect the connection end portions 11 and 12 between adjacent unit coils 7 without using a bus bar or the like. That is, one type of unit coil 7 extends the first connection end 11 longer and shortens the second connection end 12. The other type of unit coil 7 shortens the first connection end 11 and extends the second connection end 12 longer.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a series of steps for the manufacturing method. 12 to 15 schematically show the state of each process in cross-sectional views.
  • the flat wire 10 is wound a plurality of times using a winding die 31.
  • the winding die 31 is formed so that one step portion 31a is formed on the outer periphery, and a small diameter winding drum portion 31b and a large diameter winding drum portion 31c having different sizes sequentially in the axial direction with the step portion 31a as a boundary. It has a substantially prismatic shape.
  • a stepped step that matches the width of the flat conducting wire 10 is formed.
  • each square indicates a cross section of the flat conducting wire 10 (hatching is omitted), and the number in the cross section means the number of turns. The same applies to the other FIGS.
  • the wound rectangular conductor wire 10 is removed from the winding die 31 as shown in FIG. 13.
  • the outer peripheral shape of the winding die 31 is transferred to the wound flat rectangular wire 10.
  • a portion wound around the small diameter winding body 31b is referred to as a small coil portion 27, and a portion wound around the large diameter winding portion 31c is referred to as a large coil portion 28.
  • the small coil portion 27 is moved into the large coil portion 28 and the connecting portion 26 is plastically deformed relatively as shown in FIGS. Move.
  • the small coil portion 27 and the large coil portion 28 are compressed by a pair of compression plates 36 and 37, thereby moving both the coil portions 27 and 28 relatively.
  • the unit coil 7 including the outer layer coil 8 and the inner layer coil 9 wound concentrically can be manufactured as shown in FIG.
  • the winding start end portion 8a of the outer layer coil 8 is located on one end side in the axial direction of the unit coil 7 as indicated by “1”, and “10” is also placed on the other end side in the axial direction.
  • the winding end 9a of the inner layer coil 9 is located.
  • the winding start end portion 8 a and the winding end end portion 9 a become a pair of connection end portions 11 and 12 in one unit coil 7.
  • each of the connection end portions 11 and 12 has one longer and the other shorter for connection between the adjacent unit coils 7. Is set to the length.
  • the distributed winding type multiphase coil 5 is configured by a plurality of unit coils 7 being assembled and connected to the plurality of slots 3 of the stator core 4.
  • the multiphase coil 5 includes coils having different phases, for example, a U phase coil, a V phase coil, and a W phase coil.
  • Each phase coil is configured by connecting a plurality of unit coils 7 in series with each other.
  • the first connection ends 11 of the adjacent unit coils 7 may be connected to each other, and the second connection ends 12 may be connected to each other.
  • the stator 1 of this embodiment it is not necessary to connect the outer layer coil 8 and the inner layer coil 9 constituting each unit coil 7 to each other. For this reason, in order to constitute the multiphase coil 5, the connection work of the unit coil 7 can be simplified. Moreover, the bulk of the coil end in the stator 1 can be reduced by the amount that the connection portions of the connection end portions 11 and 12 can be reduced for each unit coil 7. As a result, the heights of the coil ends at the upper and lower ends of the stator 1 can be made equal to each other.
  • connection portion of the first connection end portion 11 and the connection portion of the second connection end portion 12 between the adjacent unit coils 7 constituting the coil of the same phase The stator core 4 is arranged separately at an inner peripheral position and an outer peripheral position. For this reason, about the connection part of each connection end part 11 and 12 which can be made plural, the space
  • the outer layer coil 8 and the inner layer coil 9 can be easily concentrically wound by the single flat wire 10 connected.
  • the unit coil 7 formed by concentrically winding the outer layer coil 8 and the inner layer coil 9 can be easily manufactured by one flat conducting wire 10.
  • FIG. 16 is a perspective view showing the stator 41 of this embodiment.
  • FIG. 17 is a perspective view showing the back side of one unit coil 7.
  • the stator 1 of this embodiment is different from the first embodiment in the arrangement of the connection end portions 11 and 12. That is, as shown in FIG. 17, in the unit coil 7 of this embodiment, the winding start end portion 9 b of the inner layer coil 9 and the winding end end portion 8 b of the outer layer coil 8 are the first connection ends of the unit coil 7.
  • the part 11 and the second connection end part 12 are configured. Both the first connection end 11 and the second connection end 12 are arranged at one of the two ends in the axial direction of the unit coil 7, that is, the front end.
  • both the first connection end 11 and the second connection end 12 provided in each unit coil 7 are arranged on the upper end surface in the axial direction of the stator core 4.
  • both the first connection end portion 11 of the inner layer coil 9 and the second connection end portion 12 of the outer layer coil 8 are arranged at positions near the outer periphery on the upper end surface of the stator core 4.
  • the first connection end portions 11 are connected to each other between the adjacent unit coils 7 constituting the in-phase coil (for example, “U-phase coil”) among the plurality of unit coils 7, and the second connection end portions. 12 are connected to each other.
  • FIG. 18 is a flowchart showing a series of steps for the manufacturing method. 19 to 22 schematically show the state of each process in cross-sectional views.
  • the rectangular conductor wire 10 is wound a plurality of times using an inner layer winding die 38 having a substantially prismatic shape.
  • the inner layer mold 38 has a stepped step on the outer periphery thereof that matches the width of the flat conducting wire 10.
  • an outer layer winding die 39 is waiting below the inner layer winding die 38.
  • an inner layer coil 46 is formed by spirally winding a single flat conducting wire 10 around the outer periphery of the inner layer winding die 38 from the proximal end side toward the distal end side.
  • each square indicates a cross section of the flat conducting wire 10 (hatching is omitted), and the number in the cross section means the number of turns. The same applies to the other FIGS.
  • the outer layer winding mold 39 having a substantially rectangular tube shape is moved to the outside (outer periphery) of the inner layer coil 46 as shown in FIG. .
  • the outer layer mold 39 has a stepped step that matches the width of the flat conducting wire 10 on the outer periphery thereof.
  • the outer layer winding mold 39 is connected via a connecting portion 47 extending from the winding end portion 46a of the inner layer coil 46.
  • An outer layer coil 48 is formed by winding the rectangular wire 10 around the outer periphery a plurality of times. At this time, the flat conducting wire 10 is spirally wound in the direction opposite to the winding advance direction of the inner layer coil 46 from the distal end side to the proximal end side of the outer layer winding die 39.
  • the formed inner layer coil 46 and outer layer coil 48 are removed from the inner layer winding mold 38 and the outer layer winding mold 39.
  • one unit coil 7 including the inner layer coil 46 and the outer layer coil 48 wound concentrically can be manufactured.
  • the winding start end portion 46 b of the inner layer coil 46 is positioned at one end side in the axial direction of the unit coil 7 as indicated by “1”, and the outer layer coil 48 of the outer layer coil 48 is indicated as indicated by “10”.
  • the winding end 48a is located.
  • the winding start end portion 46 b and the winding end end portion 48 a become a pair of connection end portions 11 and 12 of one unit coil 7.
  • each of the connection end portions 11 and 12 has one longer and the other shorter for connection between the adjacent unit coils 7. Is set to the length.
  • each of the connection end portions 11 and 12 is long for the connection between adjacent unit coils 7 so that the other is short. Is set to the length.
  • the distributed winding type multiphase coil 5 is configured by a plurality of unit coils 7 being assembled and connected to the plurality of slots 3 of the stator core 4. Is done.
  • the multiphase coil 5 is composed of coils having different phases.
  • Each phase coil is configured by connecting a plurality of unit coils 7 in series with each other.
  • the first connection ends 11 of the adjacent unit coils 7 may be connected to each other, and the second connection ends 12 may be connected to each other. Therefore, unlike the stator using the conventional unit coil, in the stator 1 of this embodiment, it is not necessary to connect the outer layer coil 8 and the inner layer coil 9 constituting each unit coil 7 to each other.
  • connection work of the unit coil 7 can be simplified.
  • the bulk of the coil end in the stator 41 can be reduced by the amount that the connection portions of the connection ends 11 and 12 can be reduced for each unit coil 7.
  • the heights of the upper and lower coil ends of the stator 41 can be made equal to each other.
  • connection portion of the first connection end portion 11 and the connection portion of the second connection end portion 12 between the adjacent unit coils 7 constituting the coil of the same phase The stator core 4 is disposed together at a position near the outer periphery. For this reason, a space inside the multiphase coil 5 can be secured for the upper end surface of the stator core 4. Further, since the connection portions of the first and second connection end portions 11 and 12 are both aligned on the substantially same circumference at a position near the outer periphery of the stator core 4, it is possible to improve the efficiency of the connection work.
  • the outer layer coil 8 and the inner layer coil 9 can be easily concentrically wound by the single flat wire 10 connected.
  • the unit coil 7 formed by concentrically winding the outer layer coil 8 and the inner layer coil 9 can be easily manufactured by one flat conducting wire 10.
  • the unit coil 7 formed by concentrically winding two layer coils of the outer layer coil 8 and the inner layer coil 9 is used.
  • a unit coil formed by concentrically winding three layer coils of an outer layer coil, a middle layer coil, and an inner layer coil or use a unit coil formed by concentrically winding four phase coils. You can also.
  • the manufacturing method of the unit coil 7 formed by concentrically winding the two layer coils of the outer layer coil 8 and the inner layer coil 9 has been described.
  • the present invention can also be applied to a unit coil manufacturing method in which layer coils are concentrically wound.
  • connection portions of the first and second connection end portions 11 and 12 are arranged together at positions near the outer periphery of the stator core 4.
  • the present invention can be used for in-vehicle motors such as hybrid cars and electric cars.

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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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