(57)【要約】【課題】  小駆動力用に限定されず、大駆動力用にも適用可能な、高占積率のエッジワイズコイルの製造装置等を提供する。【解決手段】  外周面が矩形断面の捲き線部２１と、捲き線部の外周面に接する内周面を有し、平角線と同じ高さの鍔（つば）をもつ第１フランジ２３と、第１フランジと対向する第１対向フランジ３３と、第１フランジの外周面に接する内周面を有する第２フランジ２４と、第２フランジと対向する第２対向フランジ３４とを備え、第１フランジと第１対向フランジとの間の間隔、また、第２フランジと第２対向フランジとの間の間隔、を変えることができることを特徴とする。【選択図】        図４
2011193028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本の平角線をエッジワイズに捲き回して、多層のエッジワイズコイルを製造するための製造装置であって、
前記平角線が捲き回され、軸線周りに回動する、外周面が矩形断面の捲き線部と、
前記捲き線部の外周面に接する内周面を有し、前記平角線の巾と同じ巾（高さ）の鍔をもつ第１フランジと、
前記捲き線部の外周面に接する内周面を有し、前記第１フランジの鍔と同じ巾の鍔をもち、前記第１フランジと対向するように位置する第１対向フランジと、
前記第１フランジの外周面に接する内周面を有し、前記平角線の巾と同じ巾（高さ）の鍔をもつ第２フランジと、
前記第１対向フランジの外周面に接する内周面を有し、前記第２フランジの鍔と同じ巾の鍔をもち、前記第２フランジと対向するように位置する第２対向フランジとを備え、
前記第１フランジと前記第１対向フランジとの間の間隔を変えることができ、また、前記第２フランジと前記第２対向フランジとの間の間隔を変えることができ、かつ、
前記第１フランジと第２フランジとを前記軸線の同一位置に揃えることができ、また、前記第１対向フランジと第２対向フランジとを前記軸線の同一位置に揃えることができることを特徴とする、エッジワイズコイルの製造装置。
【請求項２】
前記第１フランジは該捲き線部の一方の端に固定されていることを特徴とする、請求項１に記載のエッジワイズコイルの製造装置。
【請求項３】
前記第１フランジおよび第２フランジが連続した一体物であって、２層の矩形断面のエッジワイズコイルを製造することを特徴とする、請求項１または２に記載のエッジワイズコイルの製造装置。
【請求項４】
２層の矩形断面のエッジワイズコイルを製造する装置であって、前記捲き線部は、円断面の複合シャフトに貫通され、該複合シャフトの外周面に接する内周面を有しており、該複合シャフトは、芯軸、および該芯軸を内接させる円筒軸から構成され、該円筒軸の外周面と前記捲き線部の内周面とは螺合する第１螺合部を有し、前記円筒軸を回転させることで、前記捲き線部が前記第１対向フランジに対して軸線方向に相対移動し、また、前記芯軸と前記第２対向フランジとは螺合しており、前記芯軸を回転させることで、前記捲き線部、第１フランジおよび第１対向フランジが、前記第２対向フランジに対して軸線方向に相対移動することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエッジワイズコイルの製造装置。
【請求項５】
１本の平角線をエッジワイズに捲き回して、２層の、矩形のエッジワイズコイルを製造するための、固定部から筒状に突き出ている製造装置であって、
前記固定部から突き出る、矩形断面の内周面を有する第２対向フランジと、
前記第２対向フランジの内周面の矩形断面の中心に軸線を合わせ、芯軸および該芯軸にその内周面で外接する円筒軸からなる、複合シャフトと、
前記第２対向フランジの筒内に前記軸線方向に移動自由に位置し、かつ前記複合シャフトに貫通され、前記円筒軸の外周面に設けられた螺子に螺合する雌螺子を内周面に有する捲き線部フランジと、
矩形断面を有して、前記第２対向フランジの内周面にその外周面が摺動自由に接して、その内周面が前記捲き線部フランジの外周面に摺動自由に接する、第１対向フランジとを備え、
前記複合シャフトは前記第２対向フランジの筒内を通っており、前記芯軸が前記固定部に設けられた雌螺子に螺合しており、
前記捲き線部フランジは、前記第２対向フランジの矩形断面の内周面との間に前記平角線の巾１つ分の間隔をあけた矩形断面の外周面を持ち、前記固定部と反対側の先端に前記平角線の巾の少なくとも２倍の巾（高さ）の鍔を有し、
前記第１対向フランジは、その矩形断面の、内周面と外周面との間の距離（厚み）が前記平角線の巾１つ分であり、かつ前記捲き線部フランジと反対側の固定部側の部分において、その内周面が前記円筒軸の外周面から、前記平角線の巾１つ分の間隔をあけており、
前記芯軸が、前記固定部と螺合する螺子部分と螺子のない螺子無し部分との境目に、前記円筒軸および前記第１対向フランジの端に係合して強制的に移動させるための鍔を有することを特徴とする、エッジワイズコイルの製造装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のエッジワイズコイルの製造装置、を用いて１本の平角線をエッジワイズに捲き回して、多層の、矩形のエッジワイズコイルを製造する方法であって、
内周層のターンを捲き回すとき、前記第１フランジおよび前記第１対向フランジの一方を固定して他方を後退させながら、既にエッジワイズに捲き回された平角線と、該後退するほうのフランジとの間に、該平角線を割り込ませるように該ターンを捲き回し、
所定のターン捲き回して内周層の捲き回しが終了した後、外周層を捲き回すスタートのとき、前記第１フランジおよび第１対向フランジを固定し、前記後退してきたほうのフランジの先端面に合わせて、前記第２フランジおよび第２対向フランジの一方を固定し、他方を該固定したほうのフランジから後退させながら、最初は、該固定したフランジと後退するフランジとの隙間に前記平角線を割り込ませるように捲き回し、次いで、既に捲き回したターンの平角線と後退するフランジとの間の隙間に次のターンの平角線を割り込ませるように捲き回すことを特徴とする、エッジワイズコイルの製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載のエッジワイズコイルの製造装置を用いて、１本の平角線をエッジワイズに捲き回して２層の、矩形のエッジワイズコイルを製造するための方法であって、前記２層の矩形のエッジワイズコイルの１層目の捲き回しのスタートにおいて、前記捲き線部フランジの鍔部は、前記第２対向フランジの先端面から前記平角線の厚み１つ分だけの隙間をあけて離れており、その隙間に前記平角線を割り込ませるように該平角線を１ターン捲き回し、次いで、第２ターン目は、前記芯軸および円筒軸を回動して前記捲き線部フランジを前記鍔から隙間をあけるように後退させ、前記１ターン目の平角線を強制的に前記固定部側に前記捲き線部フランジの外周面上を摺動させてずらしながら、該１ターン目の平角線と該鍔との間に前記平角線を割り込ませるように捲き回し、所期のターン捲き回された第１層の捲き回しの終了後、前記芯軸および円筒軸を回動して、前記第１層からなるエッジワイズコイルを前記第２対向フランジの筒内に収容し、前記第２対向フランジの先端面と前記捲き線部フランジの鍔との間の距離を前記平角線の厚み１つ分の隙間をあけてその隙間に前記平角線を割り込ませるように１ターン目を捲き回し、次いで、前記円筒軸を回動させて前記鍔を前記固定部から後退させながら２ターン目の平角線を前記１ターン目の平角線と前記第２対向フランジの先端面との間に割り込ませることを特徴とする、エッジワイズコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッジワイズコイルの製造方法、及びエッジワイズコイルの製造装置に関し、より具体的には自動車等に用いられるモータに用いられるエッジワイズコイルの製造方法、及びそのエッジワイズコイルの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
幅広の平角線をエッジワイズ巻（縦巻き）したコイルは、円形断面の巻線（丸線）と比較して、占積率が良く、かつ放熱性が良い。また、コイル成形時に渡り線処理を必要としないことから、コイル巻工程を簡素化できるというメリットを持つ。しかし、平角線のエッジワイズ巻き方法およびその装置は、丸線のそれと比べて複雑となる。とくに大きな駆動力を発生する自動車用の駆動電動機に用いる場合には、製造装置は大掛かりで複雑となる傾向がある。小さい出力用のエッジワイズコイルの例としては、たとえば車載用放電灯のヘッドランプのイグナイタのトランス用などを対象に、簡単な構成の平角線のエッジワイズ巻き方法およびその装置が提案された（特許文献１）。この方法では、コイルの両端が巻き取り具の支持面と倒れ止め具の当接面との間にはさまれるため、簡単な機構で、確実に平角線のエッジワイズ巻きが可能となる。
【特許文献１】特開平９−８２５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の装置によれば、小さい駆動力を発生するためのエッジワイズコイルは可能である。しかし、小駆動力に限定されない用途を対象にするエッジワイズコイルおよびその製造装置に対する要求は、自動車分野を中心に高まっている。ハイブリッド自動車や電気自動車では、上記の高い占積率をもち高駆動出力が可能なエッジワイズコイルへの期待が高い。本発明は、小駆動力用に限定されず、大駆動力用にも適用可能な、高占積率のエッジワイズコイルを製造するための製造方法、およびそのエッジワイズコイルの製造装置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】
【０００４】
本発明のエッジワイズコイルの製造装置は、１本の平角線をエッジワイズに捲き回して、多層のエッジワイズコイルを製造する。この製造装置は、平角線が捲き回され、軸線周りに回動する、外周面が矩形断面の捲き線部と、捲き線部の外周面に接する内周面を有し、平角線の巾と同じ巾（高さ）の鍔（つば）をもつ第１フランジと、捲き線部の外周面に接する内周面を有し、第１フランジの鍔（つば）と同じ巾の鍔（つば）をもち、第１フランジと対向するように位置する第１対向フランジと、第１フランジの外周面に接する内周面を有し、平角線の巾と同じ巾（高さ）の鍔（つば）をもつ第２フランジと、第１対向フランジの外周面に接する内周面を有し、第２フランジの鍔（つば）と同じ巾の鍔（つば）をもち、第２フランジと対向するように位置する第２対向フランジとを備える。そして、第１フランジと第１対向フランジとの間の間隔を変えることができ、また、第２フランジと第２対向フランジとの間の間隔を変えることができ、かつ、第１フランジと第２フランジとを軸線の同一位置に揃えることができ、また、第１対向フランジと第２対向フランジとを軸線の同一位置に揃えることができることを特徴とする。
【０００５】
上記の捲き線部、第１フランジ、第１対向フランジ、第２フランジおよび第２対向フランジは、筒状体であることを前提にしている。捲き線部以外の、第１フランジ等については、筒状体の長さは極端に短くてもよく、文字通り、鍔（つば）だけでもよい。鍔巾（つば巾）または鍔高さは、筒状体の端面の厚みであってもよく、筒状体の端に張り出す部分（鍔）の張り出し巾であってもよい。
上記の構成では、多層エッジワイズコイルの１層目を、第１フランジと第１対向フランジとの間の捲き線部に、平角線を捲き回すことで形成することができる。その際、第１対向フランジを固定しておき、新しいターンを、直前ターンと後退する第１フランジとの間に割り込ませながら、捲回してゆくことで、平角線の倒れを防止することができる。この捲き回しのとき、第１フランジは、第１対向フランジとの距離を広げるように後退する。
１層目が捲回されたら、第１フランジと第１対向フランジとの距離は一定にして、1層目コイルが崩れないように所定の圧力を付加するような距離を保つ。第２フランジは固定しておき、１層目のコイルの上に、平角線を捲回して２層目を形成する際、新しいターンを、直前ターンと後退する第２対向フランジとの間に割り込ませる。新しいターンの平角線は、直前ターンと第２対向フランジとの間にはさまれるので、平角線の倒れは防止される。
上記の製造装置によれば、平角線の巾を大きくしないで、半分割して、小さい力で、矩形に捲いた２層以上のエッジワイズコイルを、確実に製造することができる。このため、高占積率を保持した高駆動力用のエッジワイズコイルを、大掛かりな装置を用いることなく、小さい容量（小荷重）の簡単な装置により能率よく製造することができる。
この製造装置は、上記の構成部品に加えて、平角線を捲回する際に、該平角線を捲き線部の矩形のコーナー部に向かって押し付けるローラや、平角線に所定値以上の張力を付加する張力付加装置などを備えてもよい。これらの補助装置を付加することで、より確実に、より大型のエッジワイズコイルを能率よく製造することが可能になる。
【０００６】
上記の第１フランジを、該捲き線部の一方の端に固定することができる。これによって、部品点数を減らし、製造装置の構造を簡単にすることができる。この構造の場合、エッジワイズコイルの１層目は、第１フランジが第１対向フランジとの間の距離を広げながら（後退しながら）軸線方向に移動するとき、当該捲き線部（第１スリーブと一体）の外周面を摺動する。  
【０００７】
上記の第１フランジおよび第２フランジを、連続した一体物として、２層の矩形断面のエッジワイズコイルを製造することができる。この構造の場合、２層目を捲回するとき、第１フランジおよび第２フランジと第１対向フランジとの間隔を一定に維持したまま（１層目コイルがすでに間にある）、第１フランジおよび第２フランジと、第２対向フランジとの間の距離を変える必要がある。そのためには、（ｃ１）第２対向フランジのみを、静止した第１フランジ等全体に対して移動させるか、（ｃ２）静止した第２対向フランジに対して、第１フランジ等全体を移動させればよい。
（ｃ２）の場合、第１層目が捲回されたら、捲き線部、第１フランジおよび第１対向フランジを、１層目コイルも含めて、第２対向フランジの内部に収納されるように移動させる。そして、２層目を、第２対向フランジと第２フランジとの間に形成する。このとき、第１フランジ等全体を第２対向フランジに対して後退させる。新しいターンは、直前ターンと第２対向フランジと間に割り込ませながら、捲回してゆくことで、平角線の倒れを防止することができる。
（ｃ１）および（ｃ２）によらず、この構成によって、部品点数を減らし、製造装置の機構を簡単化することができる。
【０００８】
２層の矩形断面のエッジワイズコイルを製造する装置であって、上記の捲き線部は、円断面の複合シャフトに貫通され、該複合シャフトの外周面に接する内周面を有しており、該複合シャフトは、芯軸、および該芯軸を内接させる円筒軸から構成される。その円筒軸の外周面と捲き線部の内周面とは螺合する第１螺合部を有し、円筒軸を回転させることで、捲き線部が第１対向フランジに対して軸線方向に相対移動する。また、芯軸と第２対向フランジとは螺合しており、芯軸を回転させることで、捲き線部、第１フランジおよび第１対向フランジが、第２対向フランジに対して軸線方向に相対移動すること、構成をとることができる。これによって、自動化のレベルを高めて、より精度よく、高能率で、確実に２層以上のエッジワイズコイルを製造することができる。
【０００９】
本発明の別のエッジワイズコイルの製造装置は、１本の平角線をエッジワイズに捲き回して、２層の、矩形のエッジワイズコイルを製造するための、固定部から筒状に突き出ている製造装置である。この製造装置は、固定部から突き出る、矩形断面の内周面を有する第２対向フランジと、第２対向フランジの内周面の矩形断面の中心に軸線を合わせ、芯軸および該芯軸にその内周面で外接する円筒軸からなる、複合シャフトと、第２対向フランジの筒内に軸線方向に移動自由に位置し、かつ複合シャフトに貫通され、円筒軸の外周面に設けられた螺子に螺合する雌螺子を内周面に有する捲き線部フランジと、矩形断面を有して、第２対向フランジの内周面にその外周面が摺動自由に接して、その内周面が捲き線部フランジの外周面に摺動自由に接する、第１対向フランジとを備える。そして、複合シャフトは第２対向フランジの筒内を通っており、芯軸が固定部に設けられた雌螺子に螺合しており、捲き線部フランジは、第２対向フランジの矩形断面の内周面との間に平角線の巾１つ分の間隔をあけた矩形断面の外周面を持ち、固定部と反対側の先端に平角線の巾の少なくとも２倍の巾（高さ）の鍔を有し、第１対向フランジは、その矩形断面の、内周面と外周面との間の距離（厚み）が平角線の巾１つ分であり、かつ捲き線部フランジと反対側の固定部側の部分において、その内周面が円筒軸の外周面から、平角線の巾１つ分の間隔をあけており、芯軸が、固定部と螺合する螺子部分と螺子のない螺子無し部分との境目に、円筒軸および第１対向フランジの端に係合して強制的に移動させるための鍔を有することを特徴とする。
この構成によって、部品点数を減らし、製造装置の機構を簡単化することができる。
【００１０】
本発明のエッジワイズコイルの製造方法は、上記の複合シャフトを持たない、いずれかのエッジワイズコイルの製造装置、を用いて１本の平角線をエッジワイズに捲き回して、多層の、矩形のエッジワイズコイルを製造する方法である。この製造方法では、内周層のターンを捲き回すとき、第１フランジおよび第１対向フランジの一方を固定して他方を後退させながら、既にエッジワイズに捲き回された平角線と、該後退するほうのフランジとの間に、該平角線を割り込ませるように該ターンを捲き回し、所定のターン捲き回して内周層の捲き回しが終了した後、外周層を捲き回すスタートのとき、第１フランジおよび第１対向フランジを固定し、後退してきたほうのフランジの先端面に合わせて、第２フランジおよび第２対向フランジの一方を固定し、他方を該固定したほうのフランジから後退させながら、最初は、該固定したフランジと後退するフランジとの隙間に平角線を割り込ませるように捲き回し、次いで、既に捲き回したターンの平角線と後退するフランジとの間の隙間に次のターンの平角線を割り込ませるように捲き回すことを特徴とする。
これによって、平角線の巾を大きくしないで、小さく分割して、小さい力で、矩形に捲いた２層以上のエッジワイズコイルを、容易かつ確実に製造することができる。しかも循環電流を生じない。
【００１１】
本発明の別のエッジワイズコイルの製造方法は、上述の複合シャフトを有するエッジワイズコイルの製造装置を用いて、１本の平角線をエッジワイズに捲き回して２層のエッジワイズコイルを製造するための方法である。この製造方法は、２層の矩形のエッジワイズコイルの１層目の捲き回しのスタートにおいて、捲き線部フランジの鍔は、第２対向フランジの先端面から平角線の厚み１つ分だけの隙間をあけて離れており、その隙間に平角線を割り込ませるように該平角線を１ターン捲き回し、次いで、第２ターン目は、芯軸および円筒軸を回動して捲き線部フランジを鍔から隙間をあけるように後退させ、１ターン目の平角線を強制的に固定部側に捲き線部フランジの外周面上を摺動させてずらしながら、該１ターン目の平角線と該鍔との間に平角線を割り込ませるように捲き回し、所期のターン捲き回された第１層の捲き回しの終了後、芯軸および円筒軸を回動して、第１層からなるエッジワイズコイルを第２対向フランジの筒内に収容し、第２対向フランジの先端面と捲き線部フランジの鍔との間の距離を平角線の厚み１つ分の隙間をあけてその隙間に平角線を割り込ませるように１ターン目を捲き回し、次いで、円筒軸を回動させて鍔を固定部から後退させながら２ターン目の平角線を１ターン目の平角線と第２対向フランジの先端面との間に割り込ませることを特徴とする。
これによって、部品点数の少ない装置によって、２層の矩形のエッジワイズコイルを簡単、かつ容易に製造することができる。しかも循環電流を生じない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、小駆動力用に限定されず、大駆動力用にも適用可能な、高占積率のエッジワイズコイルを製造する方法、及びそのエッジワイズコイルの製造装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるエッジワイズコイルの製造方法及びそのエッジワイズコイルの製造装置、によって製造したエッジワイズコイル１０を示す図である。また、図２は、エッジワイズコイル１０に分割コア７１を挿入して分割ステータ６０を形成し、さらにステータ７０に組み上げた状態を示す図である。ステータ７０は、分割ステータ６０を円周上に配置することで形成されている。
以後の説明においてとくに製造方法の項目を設けないが、あとでみるように、製造装置の操作手順や製造装置の各部分の働きの説明をする中で自然に、かつ詳しく製造方法を説明してゆく。実施の形態２においても同様である。
エッジワイズコイル１０は、内層Ｌ１と外装Ｌ２の２層コイルであり、１本の平角線１のみによって形成されている。１本の平角線１の両端にあたる内層側端子１１および外層側端子１２は、ともにコイルのバックヨーク側端部（図２のバックヨーク７１ａを参照）に位置している。１本の平角線１は、内層側端子１１から捲き回し始められ、内層Ｌ１から外層Ｌ２へと捲き回されてゆく。
平角線は、銅とそれを被覆する被覆層から形成されている。通常、エナメル線を用いるが、エナメル線でなくてもよい。銅は、コイル、電気配線等に用いられるものであれば何を用いてもよいが、電気抵抗は低いほうが好ましい。また、どのような製造方法で製造した平角線であってもよい。
内層Ｌ１から外層Ｌ２へと移行する位置に層上がり部Ｌｍが形成される。図１では、層上がり部Ｌｍはコイルのコーナー部Ｃに位置している。矩形に捲き回されたコイルは、両端子が延在する方向に平行、または矩形の長辺に並行するコイルサイド部Ｓと、矩形の短辺に並行するコイルエンド部Ｅと、および矩形の角の位置に対応してアールをなすコーナー部Ｃとから形成されている。コイル軸は、バックヨーク側と、ロータ側とを結ぶ方向に沿っている。
【００１４】
−本実施の形態のエッジワイズコイルのポイント−
図１に示すエッジワイズコイルは、下記（１）〜（４）の特徴をもつ。
（１）１本の平角線が２層に捲き回されている。
（２）矩形に捲き回されている。
（３）層上がり部がコイルのコーナー部に位置する。
（４）両端子１１，１２が、ともにバックヨーク側端部に位置する。
【００１５】
（１）１本の平角線の２層捲き回しについて
（ａ１）高い磁束密度を生じることができ、高駆動力用に用いることができる。また（ａ２）巻線である平角線を巾方向に分割することができ、曲げアールを小さくでき、小型化を実現することができる。また（ａ３）平角線の巾を、多層に捲き回すことで、その層数に巾を分割することによって、コイル捲線装置の容量（動力）を小さくすることができる。
要約すれば、上記（ａ１）〜（ａ３）により、高駆動力発生のためのコイルを、エッジワイズコイルに特有の高占積率を保持しながら、大掛かりな捲き線装置を用いずに容易に製造することができる。さらに（ａ４）使用中の渦電流損を軽減することができる。
１本の平角線については、次の利点と短所とが生じる。（利点）１本の平角線を用いて多層に捲き回すことにより、複数本の並列の平角線による多層エッジワイズコイルにおいて問題となる循環電流がなくなる。（短所）内層から外層へと平角線が移行する端部において、層上がり部Ｌｍが必ずできる。この層上がり部Ｌｍは、わずかに占積率を低下させるが、その低下の程度はわずかであり、平角線エッジワイズコイル特有の高い占積率は保持することができる。
（２）矩形について
エッジワイズコイル１０では、平角線１が矩形に捲き回されている。これによって、このエッジワイズコイルにより、図２に示すように、ステータ７０を構成した場合、矩形の短辺は、ロータの外側の周方向に沿ってエッジワイズコイル１０を密にしながら、所定の個数のエッジワイズコイル１０を配置するような長さとする。図２では、１２個のエッジワイズコイル１０を、ロータ側端部で重複なく、かつ隙間なく、配置している。
また、矩形の長辺の長さは、ロータの軸線方向に、どれだけ長く、高い磁束密度の領域を配置するかを決める。すなわち、ロータの軸線方向へ長く磁束を配置することは、個々のエッジワイズコイルの矩形の長辺の長さを長くすることで対応することができる。このため、ロータの径および必要トルクに応じて、他の要因（電流値など）と並んで、必要な駆動力をロータに与えるための有力な要因を構成することができる。
（３）層上がり部Ｌｍの位置について
とくに、層上がり部を、コイルサイド部以外のコーナー部Ｃまたはコイルエンド部Ｅに配置することで、層上がりによる占積率の低下を最小限に抑えることができる。その理由を、図２によって説明する。仮に、層上がり部Ｌｍがコイルサイド部Ｓに位置すると、層上がり部Ｌｍに対応するコイル位置が、平角線の厚み分だけ、コイル軸方向に伸び、長くなる。その結果、図２に示すステータ７０において、隣接するエッジワイズコイル同士、ロータ側端部で重なりが生じる。このため、すべてのエッジワイズコイルを重なりなく、図２の形態に配置するためには、各エッジワイズコイルのコイル軸方向の長さを減らさなければならない。この結果、ターン数を減らさなければならず、磁束密度は小さくなる。
層上がり部Ｌｍが、コーナー部Ｃまたはコイルエンド部Ｅに位置する場合には、図２に示すようなステータ７０を形成しても、エッジワイズコイル１０のロータ側端部での、隣り合う分割ステータ６０同士の重なりに影響を及ぼさない。このため、層上がり部Ｌｍは、コーナー部Ｃまたはコイルエンド部Ｅに位置するようにする。
（４）端子の位置について
図１に示すエッジワイズコイルの層数は２であり、偶数である。このため、１本の平角線の両端にあたる端子を、ともに、図２に示すように、バックヨーク７１ａの側に位置させることができる。これによって、ステータ７０に組むときの配線を簡単に行うことができる。図２において、３相交流電力を供給する場合、たとえばＵ相の分割ステータ６０は、４個Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が直列に接続される。Ｖ相およびＷ相でも、同じでように接続される。両端１１，１２が、ともにバックヨーク側に位置することで、上記の配線接続を容易に行うことができる。
【００１６】
次に、上記のエッジワイズコイル１０の製造装置５０について説明する。図３は、製造装置５０を用いて、１層目Ｌ１を捲き回している状態を示す図である。図３において、捲き線部２１は回転しており、平角線１は、捲き線部２１に２ターンｔ１，ｔ２捲き回されている。ターン数の増大に伴って第１フランジ２３は後退する。新しいターンは、直前ターンｔ２と第１フランジ２３との間に割り込むように挿入される。第１対向フランジ３３は固定状態にある。第１フランジ２３および第１対向フランジ３３は、筒状体であり、鍔（つば）巾または鍔高さは、各筒状体の厚みｄに等しい。第１フランジ２３および第１対向フランジ３３のエッジワイズコイルの平角線１への当接面は、各筒状体の端面である。実質的な範囲内で、平角線１の巾（高さ）は、各筒状体２３，３３の厚みｄに等しい。
【００１７】
次に、図４に示すように、２層目Ｌ２を捲き回してゆく。１層Ｌ１を捲き回した後、第１フランジ２３および第１対向フランジ３３は、固定状態として、１層Ｌ１の崩れを防止するように圧力を１層Ｌ１に加える位置を保つようにする。１層目Ｌ１の最終ターンをｔｎとする。第１フランジ２３の側に位置する第２フランジ２４は、固定状態として、２層目の第１ターンｕ１を１層目の最終ターンｔｎの上に、上記の層上がり部を形成しながら、捲き回す。このとき、第２対向フランジ３４は、第２フランジ２４に対して距離を広げる（後退する）。図４において、新しいターンｕ３は、直前ターンｕ２と第２対向フランジ３４との間に、平角線１を割り込ませながら捲き回すことで、形成される。第２フランジ２４および第２対向フランジ３４は、ともに筒状体であり、鍔巾はともに、筒状体の厚みに等しい。
【００１８】
上記のように、１層目Ｌ１および２層目Ｌ２ともに、新しいターンを、直前ターンと、後退するフランジとの間に、平角線１を割り込ませるようにして捲き回すことで、平角線１の倒れを防止することができる。このために、エッジワイズコイルの両端部を規定するフランジを、1層目用、および２層目用に、径を変えて用意する。これによって、平角線による２層のエッジワイズコイルを、比較的、小さい動力を用いて、容易に製造することができる。
【００１９】
上記の捲き線部２１，第１および第２のフランジ２３，２４、第１および第２の対向フランジ３３，３４の他に、たとえば、図５に示すように、捲き回し時に、矩形に平角線１を捲き回しやすくするためのローラ１５を配置してもよい。ローラ１５は、ローラ軸周りに回動自由であり、供給されてくる平角線１を、捲き線部２１の外周のコーナー部Ｃに押し付ける。ローラ１５の配置によって、平角線１をエッジワイズに矩形に捲き回すことが容易になる。
その他に、捲き回し時に、平角線１に所定値以上の張力を付加するために、図示しない張力維持装置を配置するのがよい。この上記のローラ１５の接触位置と、平角線１が巻かれたボビン等から繰り出された部分と、の間の平角線１に、張力を付加する。張力維持装置の機構は、上記の間の平角線１を、直線状から外して迂回するように張り出させる機構など、常用されている任意の機構を用いることができる。
【００２０】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２におけるエッジワイズコイル製造装置５０の断面図であり、図７は、図６のエッジワイズコイル製造装置５０を、軸線に沿って軸先端側から見た、正面図である。すなわち複合シャフトを有する本発明の別のエッジワイズコイルの製造装置５０である。このエッジワイズコイル製造装置５０では、捲き線部と、第１フランジと、第２フランジとは、一体物の捲き線部フランジ５１へと一体化されている。この捲き線部フランジ５１のフランジ部または鍔部５１ｆは、エッジワイズコイル１０のロータ側端部を規定する。実施の形態１における捲き線部２１は、捲き線部フランジ５１の捲き線部５１ｋに対応する。このように、統合された構造の捲き線部フランジ５１を用いることで、部品点数を減らすことができ、かつ、このあと説明するように、このエッジワイズコイル製造装置５０の操業を容易にし、自動化することもできる。
図６において、エッジワイズコイル１０は、捲き線部フランジ５１に、２層Ｌ１，Ｌ２が捲き回されて、完成した状態にある。
【００２１】
図６において、第１対向フランジ５３と、第２対向フランジ５４とが、捲き線部フランジ５１のフランジ部（鍔）５１ｆに対向するように位置している。第２対向フランジ５４は、常に静止状態（固体状態）にある。複合シャフト５５，５６は、芯軸５６と、円筒軸５５とで構成される。芯軸５６は、第２対向フランジ５４と螺合しており、芯軸５６を回動することにより、円筒軸５５、捲き線部フランジ５１、および第１対向フランジ５３の全体を、第２対向フランジ５４の内部に収納させたり、また外部に引き出したりすることができる。また、円筒軸５５は、その外周面にねじが設けられており、捲き線部フランジ５１の内周面に設けられたねじと螺合している。円筒軸５５を回動することで、捲き線部フランジ５１を、単独で、軸先端側に移動させたり、軸根元側に移動させたりすることができる。上記の動きを可能にするためには、スペースＳ１，Ｓ２が設けられていなければならない。
図７に示すように、捲き線部フランジ５１は、捲き線部５１ｋの断面が矩形であり、この捲き線部５１ｋの端からフランジ部５１ｆが、外に張り出すように設けられている。フランジ部５１ｆは、実施の形態１における第１フランジ２３と、第２フランジ２４とを合わせたものである。したがって、その鍔巾（高さ）は、平角線１の巾がｄであれば、２ｄになる。
【００２２】
次に、１層目Ｌ１の捲き回しはじめについて説明する。図８は、１層目Ｌ１の捲き回し開始の各部分の位置を示す図である。捲き線部フランジ５１のフランジ部５１ｆ以外の部分、すなわち捲き線部５１ｋは、第１対向フランジ５３の内側に収納されている。このような配置は、円筒軸５５を回動させて円筒軸５５に螺合する捲き線部フランジ５１を、第１対向フランジ５３の内部に移動させることにより行われる。
捲き線部フランジ５１のフランジ部５１ｆと、第１対向フランジ５３との間の隙間は、平角線１が１本入る程度とされている。この状態ではスペースＳ１は、捲き線部５１ｋに占められて、なくなっている。
１層目Ｌ１の捲き回しは、上記隙間の捲き線部５１ｋへの捲き回しで開始される。次のターンｔ２は、図９に示すように、最初のターンｔ１と後退するフランジ部５１ｆとの間に、平角線１を割り込ませるように捲き回すことで形成される。このとき、捲き線部フランジ５１は、第１対向フランジ５３から外部に出るように（後退するように）、円筒軸５５が回動される。すなわち、捲き回されるターン数の増大につれ、捲き線部フランジ５１は、１ターン分ずつ後退してゆく。上述のスペースＳ１は、これに伴い増大してゆく。
このとき、最初のターンｔ１と、フランジ部５１ｆとの間の距離は増大することになる。この距離の増大は、最初のターンｔ１が、捲き線部５１ｋを摺動することで可能となる。したがって、上記の統合された捲き線部フランジ５１を用いる場合、新しくターンを形成するとき、それまでに捲き回されたターンは、新たなターンごとに、捲き線部５１ｋの外周面を、平角線１の厚み分だけ、摺動することになる。
【００２３】
図１０は、上記のプロセスで１層目Ｌ１が捲き回された状態を示す図であり、最終ターンｔｎが形成されている。次に、２層目Ｌ２を捲き回す前に、図１１に示すように、芯軸５６を回動させて、芯軸５６を含めて、円筒軸５５、捲き線部フランジ５１、および第１対向フランジ５３を、第２対向フランジ５４の内部に入り込ませる。第１対向フランジ５３と、捲き線部フランジ５１のフランジ部５１ｆとの間には、１層目Ｌ１が形成されているので、両者５３，５１ｆの間の距離は一定に保たれる。上記の円筒軸５５等の移動のため、スペースＳ２は大きく減少する。この結果、第２対向フランジ５４と、捲き線部フランジ５１ｆとの間の隙間は、１本の平角線の厚み程度となる。
【００２４】
次いで、図１２に示すように、１層Ｌ１の上に、２層目の最初のターンｕ１が、上述の層上がり部を形成しながら捲き回される。次いで、２番目のターンｕ２が、最初のターンｕ１と第２対向フランジ５４との間に、平角線１を割り込むように捲き回すことで形成される。このとき、捲き線部フランジ５１は、平角線１の厚み分だけ、芯軸５６を上記と逆方向に回動させることで、第２対向フランジ５４に対して後退する。１層目Ｌ１と同じターン数を形成し、２層目Ｌ２のターンを完成させた状態が、図６に示す図である。
【００２５】
上記の構成部品の他に、たとえば、図１３に示すように、捲き回し時に、矩形に平角線１を捲き回しやすくするためのローラ１５を配置してもよい。ローラ１５は、ローラ軸周りに回動自由であり、供給されてくる平角線１を、捲き線部２１の外周のコーナー部Ｃに押し付ける。この押し付け力を十分高く保持するために、ローラ１５を先端に保持する支持アーム４４を、支持軸４３に回動自由に保持する構造を用いることができる。この支持アーム４４には、スライド（摺動）可能なスライド部４５が設けられ、このスライド部４５を回動自由に軸止する制動部４６を備えるのがよい。このような、ローラ１５の配置によって、平角線１をエッジワイズに矩形に捲き回すことが容易になる。
その他に、捲き回し時に、平角線１に所定値以上の張力を付加するために、図示しない張力維持装置を配置するのがよい。この上記のローラ１５の接触位置と、平角線１が巻かれたボビン等から繰り出された部分と、の間の平角線１に、張力を付加する。張力維持装置の機構は、上記の間の平角線１を、直線状から外して迂回するように張り出させる機構など、常用されている任意の機構を用いることができる。
【００２６】
本実施の形態のエッジワイズコイル製造装置５０によれば、実施の形態１における製造装置の作用効果を維持した上で、さらに次の利点を得ることができる。
（１）捲き線部２１と、第１フランジ２３と、第２フランジ２４とを一体化して、一体物の捲き線部フランジ５１としたので、部品点数を減らすことができる。
（２）単独で移動可能な部品（フランジ）を減らしたので、移動の制御対象の部品が減り、その結果、芯軸と円筒軸とで構成される２つの制御要因をもつ複合シャフトによって、捲き回しの際の倒れ防止用の部品（フランジ）の移動を制御することが可能となった。このため、大量生産の際の自動化を容易にすることができる。
【００２７】
上記のように、新しいターンを、直前ターンと、後退するフランジとの間に、平角線１を割り込ませるようにして、捲き回すことで、平角線１の倒れを防止することができる。とくに１層目については、すでに捲き回されたターンを捲き線部５１ｋに対して摺動させながら、上記の捲き回しを行うことで、部品点数の低減や移動の制御の簡単化を得ながら、上記の平角線１の倒れを防止することができる。これによって、平角線による２層のエッジワイズコイルを、比較的、小さい動力を用いて、容易に製造することができる。
【００２８】
次に、図２に示す１２極のステータを作製する場合の、本発明のエッジワイズコイル、および従来のエッジワイズコイル、通常のコイルの形状、巻線、巻き形態などを、具体的な数値で比較するために紹介する。
（本発明例Ａ１）：コイルサイズ内寸２０×６０ｍｍ、ターン数８、平角線の巾２．７ｍｍ、厚み４．４ｍｍ（図１のエッジワイズコイル（矩形捲き回し）と同じ形態であり、実施の形態２の製造装置で製造したもの）
（比較例Ｂ１）：２本並行捲きのエッジワイズコイル（矩形捲き回し）の場合：コイルサイズ内寸２０×６０ｍｍ、ターン数１６、平角線の巾２．７ｍｍ、厚み２．２ｍｍ
（比較例Ｂ２）：１本の２倍巾の平角線（矩形捲き回し）の場合：コイルサイズ内寸２０×６０ｍｍ、ターン数１６、平角線の巾５．４ｍｍ、厚み２．２ｍｍ
（比較例Ｂ３）：１本の２倍巾の平角線（円形捲き回し）の場合：コイルサイズ内寸４０ｍｍ、ターン数１６、平角線の巾５．４ｍｍ、厚み２．２ｍｍ
（比較例Ｂ４）：丸線で同じ体積のステータを形成（矩形捲き回し）の場合：コイルサイズ内寸２０×６０ｍｍ、ターン数１６、丸線の径３．９ｍｍ
上記の各コイルについては、そのままのもの、またはさらに小型化または大型化をはかったもの、に対して評価試験を進めてゆく。
【００２９】
上記のエッジワイズコイルの製造装置については、２層エッジワイズコイルの製造装置のみを説明したが、本発明のエッジワイズコイルは、多層であればよく、２層に限定されず、３層以上であってもよい。奇数層の場合は、１本の平角線の両端は、バックヨーク側とロータ側とに分かれるが、偶数層の場合は、両端ともにバックヨーク側またはロータ側にすることができる。
また、上記の実施の形態では、本発明のエッジワイズコイルを、３相交流モータのステータに用いる場合について説明したが、３相交流モータのステータ用に限定されず、任意の他の用途に用いることができる。
【００３０】
上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明により、小駆動力用に限定されず、大駆動力用にも適用可能な、高占積率のエッジワイズコイルおよびその製造装置を、比較的、小さい容量の装置を用いて容易に得ることができる。とくにエッジワイズコイルの製造装置は、平角線の倒れを、簡単な機構により確実に防止することができ、さらに移動する部品を統合化することで、移動の制御を簡単化でき、自動化も容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるエッジワイズコイルの製造装置及びそのエッジワイズコイルの製造方法によって製造したエッジワイズコイルの斜視図である。
【図２】図１のエッジワイズコイルを用いたステータを説明するための断面図である。
【図３】図１のエッジワイズコイルの１層目を捲き回している状態の本発明の実施の形態の製造装置及び製造方法を説明するための図である。
【図４】図１の状態から２層目を捲き回す状態を説明するための図である。
【図５】矩形に捲き回すことを容易にするためのローラを配置した装置を設明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態２におけるエッジワイズコイルの製造装置を説明するための断面図である。
【図７】図６の製造装置を軸先端側から軸線に沿って見た正面図である。
【図８】本実施の形態の製造装置によって１層目を捲き回す開始時の状態を説明するための図である。
【図９】図８の捲き線部の部分拡大図である。
【図１０】本実施形態の製造装置において、１層目を捲き回して１層目を完成させた状態を示す図である。
【図１１】図１０の状態に引き続いて、２層目を捲き回し始める状態を説明するための図である。
【図１２】図１１の状態から２層目を捲き回し始めた状態を示す図である。
【図１３】本実施の形態において、矩形に捲き回すことを容易にするためのローラを配置した装置を設明するための図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  平角線、１０  エッジワイズコイル、１１  内層側端子、１２  外層側端子、１５  ローラ、２１  捲き線部、２３  第１フランジ、２４  第２フランジ、３３  第１対向フランジ、３４  第２対向フランジ、５０  エッジワイズコイル製造装置、５１  捲き線部フランジ、５１ｆ  フランジ部、５１ｋ  捲き線部、５３  第１対向フランジ、５４  第２対向フランジ、５５  円筒軸、５６  芯軸、
４３  支持軸、４４  支持アーム、４５  スライド部、４６  制動部、６０  分割ステータ、７０  ステータ、７１  分割コア、７１ａ  バックヨーク、Ｃ  コイルのコーナー、Ｅ  コイルエンド部、Ｓ  コイルサイド部、Ｌ１  コイル１層目、Ｌ２  コイル２層目、Ｌｍ  層上がり部、Ｓ１，Ｓ２  スペース、ｔ１〜ｔｎ  １層目のターン、ｕ１〜ｕｎ  ２層目のターン。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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