(57)【要約】【課題】加圧成形における導線の無秩序な変形を防止できる異形断面コイルの製造方法を提供する。【解決手段】中間コイル体２の端部２１，２２は削られて、軸方向に直交する平面に沿った平面形状に加工される。その後、この中間コイル体２は軸方向に沿って上下方向から加圧されて、部分によって導線の断面形状が異なり、かつ、全体として略台形形状の異形断面コイルが生成される。これにより、導線の無秩序な変形が効果的に防止され、導線が一定割合で漸次に変形された異形断面コイルを得ることができる。【選択図】図３
2006157989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異形断面コイルの製造方法であって、
（ａ）線材を型芯に螺旋状に巻いて中間コイル体を形成する工程と、
（ｂ）前記中間コイル体の軸方向の端部を、前記軸方向に直交する平面に沿った形状に加工する工程と、
（ｃ）加工された前記中間コイル体の端部を前記軸方向に沿って加圧することにより、前記中間コイル体を成形型のキャビティに応じた形状に変形させて異形断面のコイルを製造する工程と、
を備えることを特徴とする異形断面コイルの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の異形断面コイルの製造方法において、
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記異形断面コイルの端部の前記線材において前記工程（ｂ）の加工により断面積が減少した部分を切断する工程、
をさらに備えることを特徴とする異形断面コイルの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の異形断面コイルの製造方法において、
前記線材は一定断面形状とされ、前記型芯に均一に巻き付けられることを特徴とする異形断面コイルの製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の異形断面コイルの製造方法において、
前記成形型は段階的なキャビティを有する複数の成形型からなり、各成形型による複数回の加圧成形によって段階的な変形により所定形状の異形断面のコイルを製造することを特徴とする異形断面コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧成形により異形断面コイルを製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車等のためのモータにおいては、その高効率化及び高出力化が要望されている。一般に、モータの高効率化及び高出力化のためには、駆動熱の放熱効果を高めるとともに、コイルの占積率（コイルの配置空間の断面における導線面積の比率）を向上させることが有効であるとされている。
【０００３】
従来、モータの放熱効果を高めるために、導線が積層されずに単層に巻かれた構造のコイルが提案されている。また、このようなコイルの占積率を向上させるために、異形断面形状のコイル（以下、「異形断面コイル」という。）が提案されている。この異形断面コイルは、例えば、モータの回転軸側から径方向に沿って周縁側に向かうほど、導線の断面の厚み（モータの径方向に沿った幅）が小となるかわりに、異形断面コイルの幅（モータの径方向に直交する方向の幅）が大となる構造を有している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−８０８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した異形断面コイルのための導線を圧延により製造すると仮定した場合、コイルの部分に応じて導線の断面形状を漸次に変更するという圧延が必要である。したがって、この場合は、圧延に際して緻密な制御が要求され、異形断面コイルの製造コストが嵩むおそれがある。
【０００６】
このため、異形断面コイルを低コストかつ簡易に製造可能なように、一定の断面形状を有する導線を型芯に螺旋状に巻いて中間コイル体を形成し、その中間コイル体を軸方向の端部の双方から加圧（プレス加工）することにより成形型のキャビティに応じた異形断面形状に成形するという製造手法が検討されている。
【０００７】
一方で、異形断面コイルを形成する導線は、導線が延びる方向に沿って一定割合で漸次に変形することがモータの効率上望ましい。しかしながら、通常、単に導線を螺旋状に巻いただけの中間コイル体の軸方向の端部は段差を有することから、上記プレス加工による製造では、その段差により圧力変位が生じてコイルの軸方向の端部付近において導線の無秩序な変形が生じてしまう。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、加圧成形によるコイルの端部付近における線材の無秩序な変形を防止できるコイルの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、異形断面コイルの製造方法であって、（ａ）線材を型芯に螺旋状に巻いて中間コイル体を形成する工程と、（ｂ）前記中間コイル体の軸方向の端部を、前記軸方向に直交する平面に沿った形状に加工する工程と、（ｃ）加工された前記中間コイル体の端部を前記軸方向に沿って加圧することにより、前記中間コイル体を成形型のキャビティに応じた形状に変形させて異形断面のコイルを製造する工程と、を備えている。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の異形断面コイルの製造方法において、（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記異形断面コイルの端部の前記線材において前記工程（ｂ）の加工により断面積が減少した部分を切断する工程、をさらに備えている。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の異形断面コイルの製造方法において、前記線材は一定断面形状とされ、前記型芯に均一に巻き付けられる。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の異形断面コイルの製造方法において、前記成形型は段階的なキャビティを有する複数の成形型からなり、各成形型による複数回の加圧成形によって段階的な変形により所定形状の異形断面のコイルを製造する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１ないし４の発明によれば、中間コイル体の端部を軸方向に直交する平面に沿った形状に加工した後に、軸方向に沿って加圧して成形するため、製造される異形断面コイルの端部付近における線材の無秩序な変形を効果的に防止できる。
【００１４】
また、特に請求項２の発明によれば、線材において平面加工工程により断面積が減少した部分を切断するため、線材において不完全な部分を排除できる。
【００１５】
また、特に請求項３の発明によれば、一定断面形状の線材を使用するため、線材製造時における断面形状の制御が容易であり、また線材の巻き付け時においても均一に巻き付ければよく、巻き付け力の制御が容易であるため、異形断面のコイルを容易に製造できる。
【００１６】
また、特に請求項４の発明によれば、各成形型による複数回の加圧成形によって段階的な変形により所定形状の異形断面のコイルを製造するため、安定した断面形状の異形断面コイルを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜１．異形断面コイルの製造＞
以下、本発明の実施形態に係る異形断面コイルの製造方法を図面を参照しつつ説明する。以下の説明において製造される異形断面コイルは、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車等に使用されるモータに採用され、そのモータのステータのコアに配置されるものとする。
【００１８】
まず、図１に示されるように、柱状の型芯１が用意され、この型芯１の外周に角形（もしくは丸形）の一定の断面形状を有する導線（線材）２９が、均一かつ単層に螺旋状に巻き付けられる。これにより、図２に示すように、型芯１の断面と同一の内部形状を有する中間コイル体２が形成される。この型芯１は、異形断面コイルの配置対象であるモータのコアと同一の断面形状を有している。したがって、中間コイル体２の内部形状は、モータのコアの断面と同一形状となる。
【００１９】
次に、図３に示すように、中間コイル体２の軸方向（中間コイル体２の内部空間の中心軸ａｘが延びる方向）の２つの端部２１，２２の双方が削られ、軸方向に直交する平面に沿う形状に加工される。つまり、図２に示す状態では、中間コイル体２の軸方向の端部２１，２２には引き出し線等が存在して中間コイル体２は軸方向において段差があるが、図３に示すように、この引き出し線等が取り除かれ、中間コイル体２の端部２１，２２を形成する導線が軸方向に直交する平面に対して面で接触可能とされる。このとき、削り加工された端部２１，２２の導線は、その断面積が所定よりも減少することになる。
【００２０】
次に、プレス加工により中間コイル体２が加圧成形され異形断面コイルが形成される。すなわち、図４に示すように、中間コイル体２が型芯１とともに、台形形状を有する成形型３のキャビティ３ａ内に配置される。そして、図５に示すように、型芯１に嵌め込まれたプレス板４，５が型芯１に沿ってスライドされ、このプレス板４，５によって中間コイル体２が挟み込まれる。これにより、中間コイル体２の端部が軸方向に沿った上下方向から加圧され、中間コイル体２が成形型３のキャビティ３ａに沿った台形形状に変形される。その結果、部分によって導線の断面形状が異なり、かつ、全体として略台形形状の異形断面コイル８が生成される。
【００２１】
図６は、このプレス加工によって得られた異形断面コイル８の例を示す図である。図に示すように、異形断面コイル８は、断面が略台形形状となっており、図中の上部に向かうほど、導線の巻き幅（軸方向に直交する方向の幅）が大となる。また一方で、図中の上部に向かうほど、導線の断面の厚み（軸方向に沿った幅）が漸次に狭くなっている。すなわち導線は、その導線が延びる方向に沿って一定割合で漸次に変形している。
【００２２】
このような導線の漸次な変形は、図３に示すように中間コイル体２の端部２１，２２を平面加工した後に、加圧成形を行なうことにより実現される。例えば、平面加工を行なわずに図２に示す状態のまま中間コイル体２を上記と同様に加圧成形した場合を想定する。この場合は、プレス加工時において中間コイル体２の端部２１，２２はプレス板４，５に点で接触し、中間コイル体２の端部２１，２２の全体に均一な応力が与えられない。このことから、図７に示すように、この手法で得られる異形断面コイル８０は、一部の導線８１，８２が不規則かつ無秩序に変形することとなってしまう。
【００２３】
一方、本実施の形態のように中間コイル体２の端部２１，２２を平面加工した後に加圧成形すると、プレス加工時において中間コイル体２の端部２１，２２の全体がプレス板４，５に面で接触し、中間コイル体２の端部２１，２２の全体に均一な応力が与えられる。その結果、図６に示すように、導線が一定割合で漸次に変形された異形断面コイル８を得ることができる。
【００２４】
図６に示す異形断面コイル８が得られると、次に、図８に示すように、他の回路やコイルに接続するための引き出し線８ａ，８ｂとして、異形断面コイル８の端部の導線が一定長引き出される。そして、引き出し線８ａ，８ｂが所定の位置（例えば、図８の一点鎖線で示す位置９ａ，９ｂ）で切断され、図３に示す端部２１，２２の導線において平面加工により断面の一部が削られて断面積が減少した不完全な部分が排除される。
【００２５】
続いて、異形断面コイル８の導線に絶縁材（例えばエナメル等）が塗布されて、絶縁被膜層が形成される。この絶縁材の塗布は、例えば、異形断面コイル８を軸方向に弾性変形の範囲内で引張り、螺旋状の導線の各巻き層間に隙間を形成した状態で、異形断面コイル８を溶融状態の絶縁材に浸漬することにより行なわれる。絶縁材の乾燥後、引張りを緩めれば、絶縁被膜層が形成された異形断面コイル８が生成される。なお、導線の各巻き層間の微少な隙間によって生じる毛細管現象を利用して絶縁被覆層を形成してもよい。
【００２６】
＜２．異形断面コイルの組込＞
次に、このようにして生成された異形断面コイル８を、モータのステータのコアに組み込む手法について説明する。まず、図９に示すように、モータの径方向に相当する方向に沿って放射状に等間隔で配置された複数のコア１２を有するコア構成体１３が準備される。複数のコア１２は、モータの軸中心側に相当する側が、仮接続部１１により互いに接続されている。異形断面コイル８は、このコア構成体１３の各コア１２に対して、モータの周縁側（軸中心側とは反対側）に相当する側からそれぞれ差し込み挿入される。この際、異形断面コイル８の台形形状において大となる側（導線の巻き幅が大で、導線の断面の厚みが小の側）が、モータの周縁側に相当する側となるように異形断面コイル８が挿入される。これにより、生成されるモータにおいてコイルの占積率を高めることができる。
【００２７】
その後、これら複数のコア１２の周縁側に相当する側を囲繞するリング状のリング部１４と、各コア１２の外端部とが溶接等により互いに固定される。
【００２８】
続いて、図１０に示すように、例えば３相モータの場合にあっては、異形断面コイル８の引き出し線に対してＵ相、Ｖ相、Ｗ相に応じた配線が行なわれる。そして、仮接続部１１がレーザ等により切断され、これにより異形断面コイル８が組み込まれたステータが完成する。この仮接続部１１の切断は必ずしも必要とされないが、モータの効率を確保するためには切断することが好ましい。
【００２９】
なお、コア構成体１３を準備することなく、互いに独立した複数のコアにそれぞれ異形断面コイル８を挿入し、この複数のコアをリング部１４に溶接等により取り付けてステータが製造されてもよい。
【００３０】
以上説明したように、本実施の形態の異形断面コイルの製造方法においては、中間コイル体２の端部が平面形状に加工された後、この中間コイル体２の端部が面接触により加圧されて、異形断面コイル８が生成される。したがって、製造されるコイルの端部付近における導線の無秩序な変形を効果的に防止できる。
【００３１】
また、中間コイル体２を形成する際には、一定の断面形状を有する導線が型芯に単層にかつ均一に巻き付けられる。このことから、線材製造時における断面形状の制御が容易であり、また線材の巻き付け時においても均一に巻き付ければよく、巻き付け力の制御が容易である。このため、高効率なモータを実現するための異形断面コイル８を容易に製造できる。
【００３２】
＜３．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００３３】
例えば、上記実施の形態では、削ることにより中間コイル体２の端部２１，２２を平面状に加工していたが、研磨や切断等の他の工法により加工してもよい。
【００３４】
また、上記実施の形態では、プレス加工における加圧方向として軸方向に沿った上下方向であると説明したが、軸方向に沿った水平方向であってもよい。
【００３５】
また、上記実施形態においては、一度のプレス加工により異形断面のコイル８を製造すると説明したが、キャビティ３ａにおける台形形状の傾斜角が互いに異なる複数の成形型を準備しておき、これら複数の成形型を傾斜角の小さいものから順に用いた複数回のプレス加工により中間コイル体２を段階的に変形させて、最終的に目的とする形状の異形断面コイル８を製造してもよい。これによれば、安定した断面形状の異形断面コイル８を製造できる。
【００３６】
また、中間コイル体２がキャビティ３ａの台形形状に接触する位置、あるいは、角度を変更しながら中間コイル体２を段階的に変形させ、導線の各層の変形や導線の巻きくずれを防止するようにしてもよい。
【００３７】
また、上記実施形態においては、モータのステータのコアに配置される異形断面コイル８の製造方法について示しているが、モータのロータのコアに配置される異形断面コイルであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】導線を螺旋状に巻き付けた状態を示す斜視図である。
【図２】巻き付けによって形成された中間コイル体を示す図である。
【図３】軸方向の端部が平面に削られた中間コイル体を示す図である。
【図４】中間コイル体が成形型のキャビティ内にセットされた様子を示す図である。
【図５】中間コイル体がプレス板によって加圧された様子を示す図である。
【図６】プレス加工によって得られた異形断面コイルの一例を示す図である。
【図７】導線が無秩序に変形した異形断面コイルの一例を示す図である。
【図８】異形断面コイルの端部の導線が引き出された様子を示す図である。
【図９】コアに対する異形断面コイルの組込方法説明図である。
【図１０】コアに対する異形断面コイルの組込方法説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      型芯
２      中間コイル体
３      成形型
４，５      プレス板
８      異形断面コイル
１２      コア
２９      導線
【図１】
2006157989.tif 000003
【図２】
2006157989.tif 000004
【図３】
2006157989.tif 000005
【図４】
2006157989.tif 000006
【図５】
2006157989.tif 000007
【図６】
2006157989.tif 000008
【図７】
2006157989.tif 000009
【図８】
2006157989.tif 000010
【図９】
2006157989.tif 000011
【図１０】
2006157989.tif 000012