(57)【要約】【課題】低コスト化が図れるとともに、プレス成形により線材の略螺旋状の巻回形態が乱れるのを防止しつつ、安定して異形断面コイルを製造できる異形断面コイルの製造方法を提供する。【解決手段】この異形断面コイルの製造方法では、異形断面コイル１を複数（例えば、２つ）の区間Ａ１，Ａ２に分けて、各区間Ａ１，Ａ２ごとに略寸胴な中間コイル体Ｂ１，Ｂ２を作製し、それをそれぞれ略切頭錐形にプレス形成してから、軸方向に連結することによりコイル１を製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線材を略螺旋状に巻回することにより複数種類の中間コイル体を作製する工程と、
前記各中間コイル体をその軸方向にプレス成形する工程と、
プレス成形された前記複数種類の中間コイル体を、軸方向に連ねて配置させるとともに、互いに隣接する前記中間コイル体の線材を接続する工程と、
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】
略切頭錐形の外観形態を有し、その線材の断面形状がコイルの小径側端部から大径側端部に向けて徐々に扁平に変化する異形断面コイルの製造方法において、
前記異形断面コイルをその軸方向について複数の区間に区切り、その各区間を構成すべき略寸胴な外観形態を有する中間コイル体を、各区間に応じた線材を略螺旋状に巻回して作製する工程と、
前記各種類の中間コイル体を、対応する前記区間ごとに成形型を替えてその軸方向にプレスして、略切頭錐形の外観形態に成形する工程と、
プレス成形された前記複数種類の中間コイル体を、軸方向に連ねて配置させるとともに、互いに隣接する前記中間コイル体の線材を接続する工程と、
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３】
請求項２に記載の異形断面コイルの製造方法において、
前記線材を略螺旋状に巻回して前記中間コイル体を作製する際の前記線材には、前記異形断面コイルのより大径側の区間に対応する前記中間コイル体ほど、扁平な断面形状を有する線材が用いられ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、ハイブリッド自動車や電気自動車のモータ等に適した異形断面コイルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車、電気自動車等の駆動用モータの高効率化、高出力化のためにモータ用コイルの占積率の向上が有効である。この占積率を向上させる方法として、従来の一定断面形状の線材を巻くのに対し、コイルの巻回経路上の位置に応じて線材の断面形状を変化させる方法が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２７４４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来技術では、断面形状が長手方向に対して変化する異形断面の線材を巻回して異形断面のコイルを作製するため、異形断面の線材を作製する必要があり、製造コストが高いという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の解決すべき課題は、低コスト化が図れるとともに、プレス成形により線材の略螺旋状の巻回形態が乱れるのを防止しつつ、安定して異形断面コイルを製造できる異形断面コイルの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明では、線材を略螺旋状に巻回することにより複数種類の中間コイル体を作製する工程と、前記各中間コイル体をその軸方向にプレス成形する工程と、プレス成形された前記複数種類の中間コイル体を、軸方向に連ねて配置させるとともに、互いに隣接する前記中間コイル体の線材を接続する工程とを備える。
【０００７】
また、請求項２の発明では、略切頭錐形の外観形態を有し、その線材の断面形状がコイルの小径側端部から大径側端部に向けて徐々に扁平に変化する異形断面コイルの製造方法において、前記異形断面コイルをその軸方向について複数の区間に区切り、その各区間を構成すべき略寸胴な外観形態を有する中間コイル体を、各区間に応じた線材を略螺旋状に巻回して作製する工程と、前記各種類の中間コイル体を、対応する前記区間ごとに成形型を替えてその軸方向にプレスして、略切頭錐形の外観形態に成形する工程と、プレス成形された前記複数種類の中間コイル体を、軸方向に連ねて配置させるとともに、互いに隣接する前記中間コイル体の線材を接続する工程とを備える。
【０００８】
また、請求項３の発明では、請求項２の発明に係る異形断面コイルの製造方法において、前記線材を略螺旋状に巻回して前記中間コイル体を作製する際の前記線材には、前記異形断面コイルのより大径側の区間に対応する前記中間コイル体ほど、扁平な断面形状を有する線材が用いられる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、複数種類の中間コイル体を別個にプレス形成してから軸方向に連結することにより異形断面コイルを製造するため、各中間コイル体を形成する際の線材には異形断面の線材を用いる必要がなく、製造コストを削減できるとともに、プレス成形により線材の略螺旋状の巻回形態が乱れるのを防止しつつ、安定して異形断面コイルを製造できる。その結果、例えば、コイルに絶縁材を塗布する際に、絶縁膜の均一化や剥がれ防止が図れる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、略寸胴な外観形態を有する複数種類の中間コイル体を別個にプレス形成してから軸方向に連結することにより異形断面コイルを製造するため、各中間コイル体を形成する際の線材には異形断面の線材を用いる必要がなく、製造コストを削減できる。
【００１１】
また、異形断面コイルを複数の区間に分けて、各区間ごとに中間コイル体を作製し、それをプレス形成してから連結するため、各区間を構成する中間コイル体ごとに断面形状の異なる線材を用いて中間コイル体を作製することができ、その結果、各区間（特に、異形断面コイルの大径側の区間）の中間コイル体をプレス成形する際に必要とされる変形量を低減することができる。これによって、プレス成形により線材の略螺旋状の巻回形態が乱れるのを防止しつつ、安定して異形断面コイルを製造できる。その結果、例えば、コイルに絶縁材を塗布する際に、絶縁膜の均一化や剥がれ防止が図れる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、中間コイル体を作製する際の線材に、異形断面コイルのより大径側の区間に対応する中間コイル体ほど、扁平な断面形状を有する線材が用いられるため、各区間（特に、異形断面コイルの大径側の区間）の中間コイル体をプレス成形する際に必要とされる変形量を低減することができ、これによって、プレス成形により線材の略螺旋状の巻回形態が乱れるのを防止しつつ、安定して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】
【００１３】
＜関連技術＞
まず、本発明に係る実施の形態について説明するに際し、その参考となる関連技術について説明する。なお、この関連技術は非公知技術である。
【００１４】
図６は、本発明に係る異形断面コイルの製造方法が適用されるコイルの斜視図である。この異形断面コイル（以下、単に「コイル」という）１は、図６に示すように、略切頭錐形の外観形態を有し、その線材３の断面形状が、小径側（図６の下側）の端部から大径側（図６の上側）の端部に向けて徐々に扁平に変化している。コイル１の両端部には、電気接続のための引出部５，７が設けられている。なお、図６に示すコイル１は、ほぼ四角錐の頭部を切除したような外観形態（略切頭四角錐形の形態）を有している。
【００１５】
このようなコイル１の製造方法としては次のような方法（第１の関連技術）が提案されている。まず、図７に示すように、一定断面形状（例えば、略矩形断面形状）の線材３を芯材９に螺旋状に巻回して略柱形の中間コイル体１１を形成する。このとき、芯材９は一定の略矩形断面を有しているため、略柱形の形態の中間コイル体１１が作製される。続いて、図８に示すように、その中間コイル体１１を成形型１３内にセットして軸方向にプレスして成形する。
【００１６】
しかしながら、図８に示す単純にプレスして成形する方法では、中間コイル体１１の挫屈が生じ、うまく成形できない場合が多い。図９（ａ）ないし図９（ｃ）は図８に示す方法によるプレス時の成形型内の途中経過を段階的に示す模式図であり、挫屈が生じた場合について示している。
【００１７】
挫屈の原因としては、（ａ）プレス時の垂直抗力の増大により成形型１３の上型１３ａと中間コイル体１１との間に大きな摩擦力が発生し、中間コイル体１１の外径寸法が拡大される上端部分の径方向外方への十分な滑り移動が得られない点、及び、（ｂ）プレスによって中間コイル体１１は軸方向の中間部が樽形に広がるため、中間部の広がったところに上部材料が挫屈して入り込んでしまう点などが考えられる。
【００１８】
そこで、本願発明者は、その改良技術（第２の関連技術）を提案している。この関連技術では、大略的に、図１０に示すような略樽形（ここでは、矩形の断面形状を有する略矩形樽形）の外観形態を有するコイル連接体２１を作製し、そのコイル連接体２１を軸方向の中間部で２分割することにより、上述の図６に示す略切頭錐形の外観形態を有する２個のコイル１を作製する。すなわち、コイル連接体２１は、２個の中間コイル体２３Ａ，２３Ｂを軸方向に連続的に連ねて構成されており、分割された各中間コイル体２３Ａ，２３Ｂがそれぞれコイル１になる。以下、この製造方法を２個取り方式と呼ぶこととする。
【００１９】
この図１０のコイル連接体２１は、その中間部を境に上下の部分が上下反転に対して略対称な形態を有しており、上下の端部に電線接続のための引出部２５，２７が形成され、中間部に平面視略コ字状に外方に張り出して巻回された張り出し部２９が形成されている。この張り出し部２９を切断することにより、上下の部分を容易に分割することができるとともに、残った張り出し部２９の部分によって電気接続用の引出部が形成できるようになっている。
【００２０】
その製造方法について説明すると、まず、コイル連接体２１の作製が行われる。その作製は、図１１に示すように、線材３を所定の芯材３１の周囲に螺旋状に巻回することにより行われる。芯材３１は一定の略矩形断面を有しているため、略柱形の形態のコイル連接体２１が作製される。このコイル連接体２１の上下端には引出部２５，２７が形成され、中間部には張り出し部２９が形成されている。
【００２１】
続いて、作製されたコイル連接体２１は、図１２に示すように、芯材３１に巻回された状態で成形型３３内にセットされ、プレス成形が行われる。成形型３３は、セットされた芯材３１の周囲に略樽形（ここでは、略矩形樽形）のキャビティ３４を形成する上下に対向配置された一対の上型３５と下型３７とを備えて構成され、上型３５を下型３７側にプレス機構で駆動することにより、プレス成形を行う。
【００２２】
図１２に示す状態から上型３５が下降されてプレスが行われると、成形型３３内では、上型３５の下降に伴って図１３（ａ）ないし図１３（ｃ）に模式的に示すように成形が進んでゆき、最終的に図１３（ｃ）に示す状態となる。すなわち、プレスが始まると、図１３（ａ）に示すようにコイル連接体２１の中間部が外方に略樽形に広がってゆき、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）に示すようにコイル連接体２１の外周が成形型３３のキャビティ３４の内周面に沿うようにしてプレス成形が行われる。なお、図１３（ａ）ないし図１３（ｃ）に示す図は、コンピュータによる解析結果に基づくものである。
【００２３】
そして、プレスが完了した図１３（ｃ）に示す状態では、コイル連接体２１が、芯材３１の外周と成形型３３の内周とによって形成されたキャビティ３４の形状に応じた略樽形の形態に成形される。なお、図１２に示す符号３９は張り出し部２９に対応して設けられた逃げ部である。
【００２４】
コイル連接体２１の成形が終了すると、上述のようにコイル連接体２１を中間部で２分割することにより、２個のコイル１を作製する。
【００２５】
このような２個取り方式による製造方法では、成形型３３を用いて略柱形のコイル連接体２１を略樽形にプレス成形した後、そのコイル連接体２１を２個に分割して略切頭錐形の２個のコイル１を作製するため、プレス時にコイル連接体２１の各部分が挫屈することなく、安定してコイル１を製造することができるようになっている。これは、主に次のような理由によるものと推測できる。
【００２６】
すなわち、第１の理由として、コイル連接体２１のプレス時にはコイル連接体２１の上下端に圧力が加わり、成形型３３との間の摩擦力が発生するが、２個取り方式のように略樽形に成形する構成では、コイル連接体２１の上下端と成形型３３との間に径方向に沿った滑りを必要としないため、この部分の成形型３３との間の摩擦力が問題とならないことが考えられる。
【００２７】
また、第２の理由として、プレス時にコイル連接体２１は、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、その中間部が自由据え込みにより略樽形に外方に広がるが、その広がった分が略樽形のキャビティ３４の内周面に自然に沿うようになっているため、この点からも挫屈が生じ難くなっていると考えられる。
【００２８】
しかしながら、上記の第２の関連技術に係る製造方法では、コイル連接体２１をプレス成形した際に、コイル連接体２１の軸方向の中間部の変形量が大きくなり過ぎ、その部分における線材３の略螺旋状の巻回形態が乱れて挫屈等が生じる場合があり、この対策が必要となっている。
【００２９】
そこで、本願発明者は、上記のような観点に基づき、次のような実施形態に係る異形断面コイルの製造方法を発明した。
【００３０】
＜実施形態＞
本発明の一実施形態に係る異形断面コイルの製造方法では、大略的に、図１に示すように、コイル１を複数（例えば、２つ）の区間Ａ１，Ａ２に分割して、各区間Ａ１，Ａ２ごとに中間コイル体Ｂ１，Ｂ２を作製し、それらの中間コイル体Ｂ１，Ｂ２を軸方向に連結することにより、コイル１を作製するようになっている。なお、以下に説明する具体例では、コイル１を２個の部分に分割して作製する構成について説明するが、これに限定されるものではなく、異形断面コイル１を３個以上の部分に分割して作製するようにしてもよい。
【００３１】
本実施形態に係る製造方法は、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、
（ａ）複数種類（２種類）のコイル連接体Ｃ１，Ｃ２を作製する工程と、
（ｂ）各種類のコイル連接体Ｃ１，Ｃ２をプレス形成する工程と、
（ｃ）プレス形成した各コイル連接体Ｃ１，Ｃ２を分割する工程と、
（ｄ）中間コイル体Ｂ１，Ｂ２を連結する工程と、
を有している。
【００３２】
前記（ａ）の工程では、前述の図１１に示す工程とほぼ同様に、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、各区間Ａ１，Ａ２に応じた線材４１，４３を所定の芯材４５，４７に略螺旋状に巻回して２種類のコイル連接体Ｃ１，Ｃ２が作製される。コイル連接体Ｃ１，Ｃ２は、２個の中間コイル体Ｂ１，Ｂ１及びＢ２，Ｂ２を軸方向に連ねて形成した形態を有しており、全体として寸胴な略四角柱状の外観形態を有している。
【００３３】
コイル１はその小径側から大径側に向けて線材３の断面形状が徐々に扁平に変化する構成のため、これに対応して、大径側の区間Ａ２に対応するコイル連接体Ｃ２の作製に用いる線材４３の方が、小径側の区間Ａ１に対応するコイル連接体Ｃ１の作製に用いる線材４１よりも断面形状がより扁平（厚みが小さい代わりに、横幅が大きい）なものが用いられる。なお、コイル連接体Ｃ１，Ｃ２を作製する際の線材４１，４３には、その長手方向に対して一定の略矩形断面を有しているものが用いられる。
【００３４】
前記（ｂ）の工程では、前述の図１２及び図１３（ａ）ないし図１３（ｃ）に示す工程とほぼ同様に、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）及び図  ３（ｂ）に示すように、コイル連接体Ｃ１，Ｃ２に対するプレス成形が行われる。この工程では、コイル連接体Ｃ１，Ｃ２が図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように芯材４５，４７に巻回された状態で、各区間Ａ１，Ａ２に対応する成形型５１，５３内にセットされ、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すようにプレス成形が行われる。成形型５１，５３は、セットされた芯材４５，４７の周囲に、略樽形（ここでは、略矩形樽形）のキャビティ５５，５７を形成する上下に対向配置された一対の上型６１，６３と下型６５，６７とを備えて構成され、上型６１，６３を下型６５，６７側にプレス機構で駆動することにより、プレス成形を行う。各成形型５１，５３のキャビティ５５，５７の上半分及び下半分の形状は、対応するコイル１の区間Ａ１，Ａ２の部分の形状に対応している。
【００３５】
そして、このプレス成形により、コイル連接体Ｃ１，Ｃ２が、前述の図１０に示す形態と類似の略矩形樽形に成形される。
【００３６】
前記（ｃ）の工程では、略矩形樽形に成形されたコイル連接体Ｃ１，Ｃ２がその軸方向の中間部で分割されて、これによって略切頭錐形の外観形態を有する２個の中間コイル体Ｂ１，Ｂ２に分割される。
【００３７】
前記（ｄ）の工程では、前記工程（ｃ）で分割された２種類の中間コイル体Ｂ１，Ｂ２が、図１に示すように軸方向に配置された状態で連結される。この連結工程にて、小径側の中間コイル体Ｂ１の線材４１の大径側端部６７と、大径側の中間コイル体Ｂ２の線材４３の小径側端部６９とが、溶接等の接合手段により接合され、これによって、前述の図６に示すようなコイル１が作製される。
【００３８】
以上のように、本実施形態によれば、略寸胴な外観形態を有する複数種類（例えば、２種類）の中間コイル体Ｂ１，Ｂ２を別個にプレス形成してから軸方向に連結することにより異形断面コイル１を製造するため、各中間コイル体Ｂ１，Ｂ２を形成する際の線材４１，４３には異形断面の線材４１，４３を用いる必要がなく、製造コストを削減できる。
【００３９】
また、コイル１を複数（例えば、２つ）の区間Ａ１，Ａ２に分けて、各区間Ａ１，Ａ２ごとに中間コイル体Ｂ１，Ｂ２を作製し、それをプレス形成してから連結するため、各区間Ａ１，Ａ２を構成する中間コイル体Ｂ１，Ｂ２ごとに断面形状の異なる線材４１，４３を用いて中間コイル体Ｂ１，Ｂ２を作製することができ、その結果、各区間Ａ１，Ａ２（特に、大径側の区間Ａ２）の中間コイル体Ｂ１，Ｂ２をプレス成形する際に必要とされる変形量を低減することができる。これによって、プレス成形により線材４１，４３の略螺旋状の巻回形態が乱れるのを防止しつつ、安定して異形断面コイル１を製造できる。その結果、例えば、コイル１に絶縁材を塗布する際に、絶縁膜の均一化や剥がれ防止が図れる。
【００４０】
また、中間コイル体Ｂ１，Ｂ２を作製する際の線材４１，４３に、大径側の中間コイル体Ｂ２には小径側の中間コイル体Ｂ１よりも扁平な断面形状を有する線材４３が用いられるため、区間Ａ２の中間コイル体Ｂ２をプレス成形する際に必要とされる変形量を低減することができ、これによって、プレス成形により線材４３の略螺旋状の巻回形態が乱れるのを防止しつつ、安定してコイル１を製造できる。
【００４１】
また、このようにして作製されたコイル１は、安価であり、前述の図１２及び図１３（ａ）ないし図１３（ｃ）の製造方法により作製されるコイル１よりも、線材３の螺旋状の巻回形態が良好な状態で保持され、形態及び性能が安定している。
【００４２】
なお、本実施形態では、２個の中間コイル体Ｂ１，Ｂ１及びＢ２，Ｂ２を連ねたコイル連接体Ｃ１，Ｃ２を構成し、それをプレス成形して２個の中間コイル体Ｂ１，Ｂ２に分割するようにした場合について説明したが、前述の図８及び図９（ａ）ないし図９（ｃ）に示す製造方法のように、１個分の中間コイル体Ｂ１，Ｂ２を作製して、その中間コイル体Ｂ１，Ｂ２ごとにプレス成形を行うようにしてもよい。
【００４３】
また、他の変形例として、図４に示すように、中間コイル体Ｂ１，Ｂ２の接続部である線材端部６７，６９をコイル本体部から径方向外方に張り出させて形成するようにしてもよい。
【００４４】
＜適用例＞
次に、上述の実施形態に係る製造方法により製造されたコイル１の適用例について説明する。この適用例では、図５に示すように、コイル１がモータのステータ用コアに組み込まれており、複数のコイル１が、周方向に等間隔で離隔して配置された複数のコア７１に外挿されて配設されている。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係る異形断面コイルの製造工程を説明する説明図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は小径側の中間コイル体の製造工程を説明する説明図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は大径側の中間コイル体の製造工程を説明する説明図である。
【図４】図１に示す製造方法の変形例を示す図である。
【図５】異形断面コイルの適用例を示す図である。
【図６】本発明に係る異形断面コイルの製造方法が適用されるコイルの斜視図である。
【図７】中間コイル体の形成工程の説明図である。
【図８】提案例に係る異形断面コイルの製造方法の説明図である。
【図９】図９（ａ）ないし図９（ｃ）は図７及び図８の方法によるプレス時の成形型内の途中経過を段階的に示す説明図である。
【図１０】他の提案例に係る異形断面コイルの製造方法による製造過程で作製される略樽形に形成されたコイル連接体の斜視図である。
【図１１】コイル連接体の形成工程の説明図である。
【図１２】コイル連接体がプレス成形される際の説明図である。
【図１３】図１３（ａ）ないし図１３（ｃ）は図１０の提案例に係るプレス時の成形型内の途中経過を段階的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  異形断面コイル
３，４１，４３  線材
９，４５，４７  芯材
１１，２３Ａ，２３Ｂ，Ｂ１，Ｂ２  中間コイル体
２１，Ｃ１，Ｃ２  コイル連接体
５１，５３  成形型
Ａ１，Ａ２  区間
【図１】
2006102758.tif 000003
【図２】
2006102758.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006102758.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2006102758.tif 000014
【図１３】
2006102758.tif 000015