(57)【要約】【課題】回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置及び単位コイルの製造方法を提供する。【解決手段】回転電機のステータ１００用の単位コイル４の製造装置は、コイルエンド部４E１、４Ｅ２を、回転電機の回転中心を通り周方向で２分する面Ａに対し非対称、かつ、複数のスロットＳに挿入されて複数個円環状に並べられ、ステータコイル４を形成可能な立体波形形状に成型しながら、スロット収納部４１のうち異なるスロットＳに収納される部分の距離を所定の２つのスロット間隔に基づく距離になるよう成形する成形部２０ｕ、２０ｄを有する。【選択図】図７
2019205221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスロットが周方向に設けられた円環状のステータコアの前記スロットに挿入され、複数個円環状に並べられてステータコイルを構成する回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置であって、
前記単位コイルは、前記複数のスロットの内の対応する所定の２つのスロットに収納されるスロット収納部と、該スロット収納部の軸方向の両側に位置するコイルエンド部とを備え、
前記コイルエンド部を、前記回転電機の回転中心を通り周方向で２分する面に対し非対称、かつ、前記複数のスロットに挿入されて複数個円環状に並べられ、前記ステータコイルを形成可能な立体波形形状に成型しながら、
前記スロット収納部のうち異なるスロットに収納される部分の距離を前記所定の２つのスロット間隔に基づく距離になるよう成形する成形部を有する回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置。
【請求項２】
前記コイルエンド部の形状は、前記回転電機の回転中心に直交し軸方向で２分する面に対し対称である請求項１記載の回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置。
【請求項３】
回転電機のステータコイルを構成する、
２つのスロット収納部と、
２つの前記スロット収納部の軸方向の一端部同士を接続する第一コイルエンド部と、
２つの前記スロット収納部の軸方向の他端部同士を接続する第二コイルエンド部とを含む回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置であって、
上型ユニットと、下型ユニットと、前記上型ユニットと前記下型ユニットを離合可能に案内する可動機構を含み構成され、
前記下型ユニットは、
互いに平行に配置された、一方の前記スロット収納部を保持する第一スロット収納部保持治具、及び、他方の前記スロット収納部を保持する第二スロット収納部保持治具と、
前記第一スロット収納部保持治具の一端部と、前記第二スロット収納部保持治具の一端部とを結び、前記第一コイルエンド部を成形する第一コイルエンド部成形下型、及び、前記第一スロット収納部保持治具の他端部と、前記第二スロット収納部保持治具の他端部とを結び、前記第二コイルエンド部を成形する第二コイルエンド部成形下型とを備え、
前記上型ユニットは、
前記第一コイルエンド部成形下型と対向する位置に設けられ、前記第一コイルエンド部を成型する第一コイルエンド部成形上型と、
前記第二コイルエンド部成形下型と対向する位置に設けられ、前記第二コイルエンド部を成型する第二コイルエンド部成形上型とを備える回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置。
【請求項４】
前記第一スロット収納部保持治具及び前記第二スロット収納部保持治具は、前記載置台上にスライド機構を介して配置され、
前記第一コイルエンド部成形下型及び前記第二コイルエンド部成形下型は、前記スライド機構と平行に配置され、
前記第一スロット収納部保持治具及び前記第二スロット収納部保持治具は、前記第一コイルエンド部成形下型及び前記第二コイルエンド部成形下型の間で、前記第一コイルエンド部成形下型及び前記第二コイルエンド部成形下型の内側面に沿って、相互に、接近可能である請求項３に記載の回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置。
【請求項５】
前記第一スロット収納部保持治具及び前記第二スロット収納部保持治具は、相互に、独立して接近可能である請求項４に記載の回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置。
【請求項６】
前記第一スロット収納部保持治具及び前記第二スロット収納部保持治具は、前記スロット収納部を保持する溝を有する請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置。
【請求項７】
一端部が、前記第一スロット収納部保持治具を前記スライド機構のスライド方向と同じ方向に内側から貫通し、他端部が、前記第一スロット収納部保持治具と前記第二スロット収納部保持治具との間に設けられた固定部に固定されている第二軸棒と、
前記第二軸棒の周囲に挿通され、一端部が、前記第一スロット収納部保持治具の内側面に当接し、他端部が前記固定部に当接している第二圧縮コイルバネと、
一端部が、前記第二スロット収納部保持治具を前記スライド機構のスライド方向と同じ方向に内側から貫通し、他端部が、前記固定部に固定されている第三軸棒と、
前記第三軸棒の周囲に挿通され、一端部が、前記第二スロット収納部保持治具の内側面に当接し、他端部が前記固定部に当接している第三圧縮コイルバネとを備えた請求項４又は請求項５に記載の回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置。
【請求項８】
請求項３から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置を用いた回転電機のステータ用の単位コイルの製造方法であって、
前記単位コイルは、
２つのスロット収納部と、
２つの前記スロット収納部の軸方向の一端部同士を接続する第一コイルエンド部と、
２つの前記スロット収納部の軸方向の他端部同士を接続する第二コイルエンド部とを含み、
成形前の前記単位コイルの２つの前記スロット収納部を、それぞれ保持する配置工程と、
前記第一コイルエンド部と前記第二コイルエンド部を挟み込んで所定の形状に加圧成型しながら、２つの前記スロット収納部の間隔が所定の長さになるように成形する成形工程とを有する回転電機のステータ用の単位コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置及び単位コイルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
分布巻のステータコイルを備えるインナーロータ型の回転電機のコイル組み込み工程は、ステータコアにコイルを収納し、隣り合うコイルのコイルエンド部の径方向の重なりを極力押えるように人手でコイルを曲げながら組み込んでいくため、労力と技能を必要とする作業を行っている。すなわち、従来は、作業者が巻枠から取り外した状態の巻線が完了した単位コイル中間体のスロット収納部をステータコアのスロットに収納した後、コイルエンド部をステータコアの外周側に凸になるよう木槌、へらなどの工具を用いて押し曲げ、極力隣のコイルと重なりを少なく、かつ外径寸法の膨らみを少なくするように、複数の単位コイル中間体をステータコアの全周に亘って組み込んでいた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開番号  ＷＯ２０１１／１１１６８２Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
分布巻きステータコイルのコイル組み込み工程は面倒かつ絶縁性能を劣化させる可能性があるために、慎重に作業を行わなければならない。特許文献１の例では、熟練者が作業を行う必要があるために、コイルの組み込みの生産性が悪い。また、特許文献１のコイル製造方法は、巻取工程と、Ａ部曲げ工程と、Ｂ部ねじり工程、コイルエンドＲ成形工程を経て最終形状が作られているので、工程数が多く生産性が悪いという課題があった。また、コイルを成形する際に木槌、へらなどの工具を用いて作業するため、コイルの絶縁皮膜に傷を付けたり、絶縁性能が劣化したりするという品質面の課題もあった。
【０００５】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、生産性が高く、コイルの絶縁性能の劣化を防止できる回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置及び単位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】
【０００６】
本願に開示される回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置は、
複数のスロットが周方向に設けられた円環状のステータコアの前記スロットに挿入され、複数個円環状に並べられてステータコイルを構成する回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置であって、
前記単位コイルは、前記複数のスロットの内の対応する所定の２つのスロットに収納されるスロット収納部と、該スロット収納部の軸方向の両側に位置するコイルエンド部とを備え、
前記コイルエンド部を、前記回転電機の回転中心を通り周方向で２分する面に対し非対称、かつ、前記複数のスロットに挿入されて複数個円環状に並べられ、前記ステータコイルを形成可能な立体波形形状に成型しながら、
前記スロット収納部のうち異なるスロットに収納される部分の距離を前記所定の２つのスロット間隔に基づく距離になるよう成形する成形部を有するものである。
また、本願に開示される回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置は、
回転電機のステータコイルを構成する、
２つのスロット収納部と、
２つの前記スロット収納部の軸方向の一端部同士を接続する第一コイルエンド部と、
２つの前記スロット収納部の軸方向の他端部同士を接続する第二コイルエンド部とを含む回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置であって、
上型ユニットと、下型ユニットと、前記上型ユニットと前記下型ユニットを離合可能に案内する可動機構を含み構成され、
前記下型ユニットは、
互いに平行に配置された、一方の前記スロット収納部を保持する第一スロット収納部保持治具、及び、他方の前記スロット収納部を保持する第二スロット収納部保持治具と、
前記第一スロット収納部保持治具の一端部と、前記第二スロット収納部保持治具の一端部とを結び、前記第一コイルエンド部を成形する第一コイルエンド部成形下型、及び、前記第一スロット収納部保持治具の他端部と、前記第二スロット収納部保持治具の他端部とを結び、前記第二コイルエンド部を成形する第二コイルエンド部成形下型とを備え、
前記上型ユニットは、
前記第一コイルエンド部成形下型と対向する位置に設けられ、前記第一コイルエンド部を成型する第一コイルエンド部成形上型と、
前記第二コイルエンド部成形下型と対向する位置に設けられ、前記第二コイルエンド部を成型する第二コイルエンド部成形上型とを備えるものである。
【０００７】
また、本願に開示される単位コイルの製造方法は、
前記単位コイルの製造装置を用い、
前記単位コイルは、
２つのスロット収納部と、
２つの前記スロット収納部の軸方向の一端部同士を接続する第一コイルエンド部と、
２つの前記スロット収納部の軸方向の他端部同士を接続する第二コイルエンド部とを含み、
成形前の前記単位コイルの２つの前記スロット収納部を、それぞれ保持する配置工程と、
前記第一コイルエンド部と前記第二コイルエンド部を挟み込んで所定の形状に加圧成型しながら、２つの前記スロット収納部の間隔が所定の長さになるように成形する成形工程とを有するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本願に開示される回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置及び単位コイルの製造方法によれば、生産性が高く、コイルの絶縁性能の劣化を防止できる回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置及び単位コイルの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】実施の形態１によるステータの斜視図である。
【図１Ｂ】実施の形態１による単位コイルの斜視図である。
【図２】実施の形態１による単位コイル中間体の巻取工程を示す模式図である。
【図３Ａ】実施の形態１による巻枠に単位コイル中間体が巻回された状態を示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａの巻枠からガイドを取り外した状態を示す図である。
【図３Ｃ】実施の形態１による巻枠から取り外した単位コイル中間体の斜視図である。
【図４Ａ】実施の形態１による単位コイルの正面図である。
【図４Ｂ】実施の形態１による単位コイルの上面図である。
【図４Ｃ】実施の形態１による単位コイルの側面図である。
【図５】実施の形態１によるコイルエンド部の成形前の単位コイル中間体と、成形後の単位コイルとを重ねて表示した斜視図である。
【図６】実施の形態１によるコイルエンド部成形工程の処理フローを示す図である。
【図７】実施の形態１によるコイルエンド部成形装置の斜視図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】実施の形態１によるコイルエンド部成形装置に単位コイル中間体を装着した状態を示す斜視図である。
【図１０】実施の形態１によるコイルエンド部成形装置の上型ユニットを中間まで下降させた状態を示す正面図である。
【図１１】実施の形態１による加圧工程にあるコイルエンド部成形装置の正面図である。
【図１２】実施の形態１による取り出し工程にあるコイルエンド部成形装置の正面図である。
【図１３Ａ】実施の形態１による１個目の単位コイルをスロットに収納したステータコア２上面図である。
【図１３Ｂ】実施の形態１による１個目の単位コイルをスロットに収納したステータコアの側面図である。
【図１４Ａ】実施の形態１による１個目の単位コイルを内側に挿入したステータコアの断面斜視図である。
【図１４Ｂ】実施の形態１による一方のスロット収納部をスロットに収納したステータコアの断面斜視図である。
【図１４Ｃ】実施の形態１による他方のスロット収納部を別のスロットに収納したステータコアの断面斜視図である。
【図１５Ａ】実施の形態１による２個目の単位コイルをスロットに収納したステータコアの断面斜視図である。
【図１５Ｂ】実施の形態１による２個目の単位コイルをスロットに収納したステータコアの上面図である。
【図１６】２個目の単位コイルを収納したステータコアの側面図である。
【図１７Ａ】実施の形態１による１０個目の単位コイルをスロットに収納したステータコアの断面斜視図である。
【図１７Ｂ】実施の形態１による１０個目の単位コイルをスロットに収納したステータコアの上面図である。
【図１８Ａ】実施の形態１による全ての単位コイルをスロットに収納したステータコアの斜視図である。
【図１８Ｂ】実施の形態１による全ての単位コイルをスロットに収納したステータコアの上面図である。
【図１９Ａ】比較例としての従来のステータの斜視図である。
【図１９Ｂ】比較例としての従来の単位コイルの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、実施の形態１に係る回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置及び単位コイルの製造方法を、図を用いて説明する。本明細書で、特に断り無く「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「外周側」、「内側」、「外側」というときは、それぞれ、ステータの「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「外周側」、「内側」、「外側」をいうものとする。また、高さの高低を比較する場合は、ステータの中心からの距離が長い方を「高い」とする。
【００１１】
また、コイルエンド部成形装置について「内側」、「外側」と言うときは、装置の中心側を内側、その反対を「外側」とする。
【００１２】
図１Ａは、インナーロータ型の回転電機用のステータ１００の斜視図である。ステータ１００は、主にステータコア２とステータコイル４０とからなる。ステータ１００は、分布巻の３相のステータコイル４０を有する、２極、３６スロットの回転電機のステータを例にとり、以下説明する。なお、ステータは、分布巻の３相のステータコイルを有する、２極、３６スロットの回転電機のステータに限られないことはいうまでもない。
【００１３】
図１Ｂは、ステータコイル４０を構成する単位コイル４の斜視図である。実際には、他の単位コイル４との結線部分となる端末部を有するが、本図では省略している。
【００１４】
図２は、巻取装置７０に装着した巻枠７１に単位コイル中間体４Ａを巻回する巻取工程を示す模式図である。
図３Ａは、巻枠７１に単位コイル中間体４Ａが巻回された状態を示す斜視図である。
図３Ｂは、図３Ａの巻枠７１からガイド７１ａを取り外した状態を示す図である。
図３Ｃは、巻枠７１から取り外した単位コイル中間体４Ａの斜視図である。
【００１５】
巻取工程では、線材ドラム１０から引き出された断面形状が略円形である導線１を、巻取装置７０の回転軸７３に取り付けられた略六角柱形状をした巻枠７１に巻き取る。
【００１６】
線材ドラム１０から引き出された導線１は、図に示すように、上下に設置された一対のガイドローラ１２の間を通過する。これにより、線材ドラム１０に巻回されることによって導線１についた弧状の巻き癖を真っ直ぐに伸ばすとともに、導線１に張力を掛けた状態とする。なお、ガイドローラ１２間の隙間の大きさを設定可能とすることにより導線１に掛けられる張力は、調整可能である。
【００１７】
張力が掛かった状態の導線１を、巻枠７１の溝７１Ｍ内に、巻枠７１の回転軸７３を回転させて所定の回数分だけ巻き取る。導線１は、これより溝７１Ｍ内で、巻き乱れを防止しつつ略六角柱形状に巻き取られる。
【００１８】
導線１の巻き取りが終了したら、巻取装置７０の回転軸７３から巻枠７１を取り外し、図３Ｂに示すように溝７１Ｍの一方の側壁を形成する巻枠７１のガイド７１ａを取り外す。次に、図３Ｃに示すように巻線が完了した単位コイル中間体４Ａを巻枠７１から取り外すと巻取工程が完了する。
【００１９】
図４Ａは、単位コイル４の正面図である。
図４Ｂは、単位コイル４の上面図である。
図４Ｃは、単位コイル４の側面図である。
図１Ｂと同様に、図４Ａ〜４Ｃでは、端末部は省略している。
【００２０】
本実施の形態では、図３Ｃに示す巻枠７１から取り外した略六角柱形状の単位コイル中間体４Ａの第一コイルエンド部４ＡＥ１及び第二コイルエンド部４ＡＥ２を、ステータコア２へ組み込む前に、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃに示すような形状に成形する。
成形後の単位コイル４は、ステータ１００に組み込まれた状態で、回転電機の回転中心、すなわち、ステータコア２の中心軸に直交し軸方向で２分する平面Ａに対して対称、かつ、回転電機の回転中心、すなわち、ステータコア２の中心軸を含み周方向で２分する平面Ｂに対して非対称な立体波形形状、すなわちステータコア２に単位コイル４を収納した後の状態のままの形状に成形されている。
【００２１】
次に、単位コイル４のコイルエンド部成形工程を説明する。
図５は、コイルエンド部の成形前の単位コイル中間体４Ａと、成形後の単位コイル４とを重ねて表示した斜視図である。単位コイル中間体４Ａは、平面状に構成されており、単位コイル４は立体波形形状に成形されていることが分かる。
【００２２】
図６は、コイルエンド部成形工程の処理フローを示す図である。
図７は、コイルエンド部成形装置２０（単位コイルの製造装置）の斜視図である。
図８は、図７のＢ−Ｂ断面図である。
図９は、コイルエンド部成形装置２０に単位コイル中間体４Ａを装着した状態を示す斜視図である。
図１０は、上型ユニット２０ｕを中間まで下降させた状態を示す正面図である。
図１１は、加圧工程にあるコイルエンド部成形装置２０の正面図である。
図１２は、取り出し工程にあるコイルエンド部成形装置２０の正面図である。
【００２３】
図７に示すようにコイルエンド部成形装置２０は、上型ユニット２０ｕ（成形部）と、下型ユニット２０ｄ（成形部）と、上型ユニット２０ｕを下型ユニット２０ｄに対して上下に離合可能に案内するガイドポスト２７（可動機構）とからなる。ガイドポスト２７は、図８に示すように、下型ユニット２０ｄの載置台２０ｄ１上に下端が固定された第一軸棒２７ｇと、第一軸棒２７ｇの周囲に挿通された第一圧縮コイルバネ２７ｂとからなる。ガイドポスト２７は、載置台２０ｄ１の対角線上の隅に一対設けられている。なお、ここでは、ガイドポストを用いて上型ユニット２０ｕを上下に可動させる構成としたが、上型ユニットと下型ユニットとの間隔を可変させるような可動機構を用いる構成であれば、特に上型ユニットを可動させる構成でなくてもよい。また、図示はしないが、ガイドポスト２７の代わりに歯車を用いたり、ラックアンドピニオン機構を用いたりすることでも同様な機能を実現することは当業者であれば容易に想定可能である。
【００２４】
第一軸棒２７ｇは、上型ユニットを上方に貫通している。第一圧縮コイルバネ２７ｂは、下型ユニットの上面と、上型ユニット２０ｕの下面との間に挟まれて、上型ユニット２０ｕを上下方向に移動可能かつ、下型ユニット２０ｄと上型ユニット２０ｕとの間に間隔を開けて上型ユニット２０ｕを支持している。
【００２５】
図８に示すように、下型ユニット２０ｄは、第一スロット収納部保持治具２５Ａ及び第二スロット収納部保持治具２５Ｂと、スライド機構２３と、第一コイルエンド部成形下型２１Ａと、第二コイルエンド部成形下型２１Ｂと、第二軸棒２４Ａｇと、第三軸棒２４Ｂｇと、第二圧縮コイルバネ２４Ａｂと、第三圧縮コイルバネ２４Ｂｂとからなる。
【００２６】
第一スロット収納部保持治具２５Ａ及び第二スロット収納部保持治具２５Ｂは、載置台２０ｄ１の上にスライド機構２３を介して平行に設けられている。第一スロット収納部保持治具２５Ａは、単位コイル中間体４Ａの２つの直線状のスロット収納部４１Ａの一方を保持する溝２５ＡＭを備える。第二スロット収納部保持治具２５Ｂは、単位コイル中間体４Ａの直線状のスロット収納部４１Ａの他方を保持する溝２５ＢＭを備える。
【００２７】
第一スロット収納部保持治具２５Ａ及び第二スロット収納部保持治具２５Ｂは、スライド機構２３上で、相互に、独立して接近可能に配置されている。スライド機構２３のスライド方向と、溝２５ＡＭ、２５ＢＭとが延びている方向とは垂直である。
【００２８】
また、下型ユニット２０ｄは、単位コイル中間体４Ａの第一コイルエンド部４ＡＥ１の成形に利用する第一コイルエンド部成形下型２１Ａと、単位コイル中間体４Ａの第二コイルエンド部４ＡＥ２の成形に利用する、第二コイルエンド部成形下型２１Ｂとを備える。
【００２９】
第一コイルエンド部成形下型２１Ａと第二コイルエンド部成形下型２１Ｂとは、載置台２０ｄ１の上にスライド機構２３と平行に、スライド機構２３を間に挟んで配置されている。
【００３０】
第一コイルエンド部成形下型２１Ａは、上述の溝２５ＡＭの一端部２５ＡＥ１と溝２５ＢＭの同じ側の一端部２５ＢＥ１とを結び、溝２８ＡＭ、溝２５ＢＭより、図１０における下方に窪む非対称な弧状を有する型である。また第二コイルエンド部成形下型２１Ｂは、上述の溝２５ＡＭの他端部２５ＡＥ２と溝２５ＢＭの同じ側の他端部２５ＢＥ２とを結び、図１０における下方に窪む非対称な弧状を有する型である。なお、第一コイルエンド部成形下型２１Ａと第二コイルエンド部成形下型２１Ｂの図１０における下方に窪む非対称な弧状は、たとえば、後述する従来作業として作業者がコイルエンド部を隣接するコイルエンド部との重なりを避けるように木槌、へらなどを用いて成形しながら、単位コイルを順々に組み込んだ後、形がなじんだ頃に取り外し再度ばらばらにして形状をデータ化し、そこで得られたデータに基づいて設計するようなやり方が取れる。また、組み込んだ後の形状から各々の単位コイルの理想形状を求めるような独自のシミュレーションソフトを作成することで設計可能である。なお、単体コイルが理想的に組み込まれた固定子の画像データは当業者であれば入手可能であり、この画像データから各々の単位コイルの形状を推測することは可能である。また、隣接するコイルエンド部同士の接触、圧力が最小となるような形状を導き出すことも当業者であれば可能である。
【００３１】
第二軸棒２４Ａｇは、その一端部が、第一スロット収納部保持治具２５Ａをスライド機構２３のスライド方向と同じ方向に内側から貫通し、その他端部が、第一スロット収納部保持治具２５Ａと第二スロット収納部保持治具２５Ｂとの中間に設けられた固定部２８に固定されている。第二圧縮コイルバネ２４Ａｂは、第二軸棒２４Ａｇの周囲に挿通され、その一端部が、第一スロット収納部保持治具２５Ａの内側面に当接し、他端部が固定部２８に当接している。
【００３２】
同様に、第三軸棒２４Ｂｇは、その一端部が、第二スロット収納部保持治具２５Ｂをスライド機構２３のスライド方向と同じ方向に内側から貫通し、その他端部が、第一スロット収納部保持治具２５Ａと第二スロット収納部保持治具２５Ｂとの中間に設けられた固定部２８に固定されている。第三圧縮コイルバネ２４Ｂｂは、第三軸棒２４Ｂｇの周囲に挿通され、その一端部が、第二スロット収納部保持治具２５Ｂの内側面に当接し、他端部が固定部２８に当接している。
【００３３】
そして、第一スロット収納部保持治具２５Ａ及び第二スロット収納部保持治具２５Ｂは、平行に設置された第一コイルエンド部成形下型２１Ａ及び第二コイルエンド部成形下型２１Ｂの間でこれらの内側面に沿って、それぞれ第二圧縮コイルバネ２４Ａｂ、第三圧縮コイルバネ２４Ｂｂを圧縮しながら相互に近づく方向に移動可能となっている。なお、第二軸棒２４Ａｇ及び第三軸棒２４Ｂｇの外側の端部には、それぞれストッパ２９が取り付けられており、ストッパ２９により、第一スロット収納部保持治具２５Ａと第二スロット収納部保持治具２５Ｂとの間隔の初期値を調整できるようになっている。
【００３４】
図７に示すように、上型ユニット２０ｕは、平面状の可動プレート２０Ｕ１と、可動プレート２０Ｕ１の下面に取り付けられ、上述の第一コイルエンド部成形下型２１Ａと共に単位コイル中間体４Ａの第一コイルエンド部４ＡＥ１の成形に利用する第一コイルエンド部成形上型２２Ａと、上述の第二コイルエンド部成形下型２１Ｂと共に単位コイル中間体４Ａの第二コイルエンド部４ＡＥ２の成形に利用する、第二コイルエンド部成形上型２２Ｂとを備える。第一コイルエンド部成形上型２２Ａの下面は下方に突出し、第一コイルエンド部成形下型２１Ａの上面の窪みに沿う形状をしている。同様に第二コイルエンド部成形上型２２Ｂの下面は下方に突出し、第二コイルエンド部成形下型２１Ｂの上面の窪みに沿う形状をしている。
【００３５】
可動プレート２０Ｕ１を下降させ、下型ユニット２０ｄの第一コイルエンド部成形下型２１Ａと上型ユニット２０ｕの第一コイルエンド部成形上型２２Ａとの間に、単位コイル中間体４Ａの第一コイルエンド部４ＡＥ１を挟み、同時に、下型ユニット２０ｄの第二コイルエンド部成形下型２１Ｂと上型ユニット２０ｕの第二コイルエンド部成形上型２２Ｂとの間に、単位コイル中間体４Ａの第二コイルエンド部４ＡＥ２を挟んで加圧することにより単位コイル中間体４Ａが単位コイル４に成形される。
【００３６】
次に、単位コイル４の成形工程を、図６〜図１２を用いて具体的に説明する。
まず、成形前の単位コイルの２つのスロット収納部を、それぞれ所定の位置に配置する工程について説明する。
成形前の単位コイル４である単位コイル中間体４Ａの２つのスロット収納部４１Ａを、コイルエンド部成形装置２０の第一スロット収納部保持治具２５Ａと第二スロット収納部保持治具２５Ｂの溝２５ＡＭ、２５ＢＭに１つずつ、図９に示すように挿入し、単位コイル中間体４Ａをコイルエンド部成形装置２０にセットする（単位コイル中間体配置工程：ステップＳ００１）。
【００３７】
次に、スロット収納部の両側に設けられたコイルエンド部である第一コイルエンド部と第二コイルエンド部を挟み込んで所定の形状に加圧成型しながら、２つのスロット収納部の間隔が収納される所定の２つのスロット間隔に基づく長さになるように成形する成形工程について説明する。成形工程は、移動工程と加圧工程を含む。
上型ユニット２０ｕをガイドポスト２７に沿って下降させ（上型ユニット移動工程：ステップＳ００２）、図１０に示すように第一コイルエンド部成形上型２２Ａ、第二コイルエンド部成形上型２２Ｂを第一コイルエンド部４ＡＥ１、第二コイルエンド部４ＡＥ２に当接させ、更に上型ユニット２０ｕを下降させる。すると、第一コイルエンド部４ＡＥ１及び第二コイルエンド部４ＡＥ２が徐々に変形を始める。
【００３８】
図１１に示すように第一コイルエンド部成形上型２２Ａと第一コイルエンド部成形下型２１Ａとで、第一コイルエンド部４ＡＥ１を完全に挟み込むまで加圧し、同時に、第二コイルエンド部成形上型２２Ｂと第二コイルエンド部成形下型２１Ｂとで第二コイルエンド部４ＡＥ２を完全に挟み込むまで加圧すると単位コイル４の成形が完了する（加圧工程：ステップＳ００３）。成形が完了したら、上型ユニット２０ｕを上昇させて、単位コイル４を第一スロット収納部保持治具２５Ａ、第二スロット収納部保持治具２５Ｂから取り外す（ステップＳ００４：取り出し工程）。
【００３９】
ところで、第一コイルエンド部４ＡＥ１、４ＡＥ２を平面形状から立体波形形状へ変形させる際には、２つのスロット収納部４１Ａの間隔は、図１０に示すＰ１（約２００ｍｍ）から図１１に示すＰ２（１６３ｍｍ）まで、第一コイルエンド部成形上型２２Ａ、第二コイルエンド部成形上型２２Ｂの下降に従って徐々に狭くなっていく。そのため第一スロット収納部保持治具２５Ａ、第二スロット収納部保持治具２５Ｂは、互いに平行移動が可能な構成となっている。
【００４０】
図７〜図１０に示すように、第一スロット収納部保持治具２５Ａ、第二スロット収納部保持治具２５Ｂは、スライド機構２３の上に、図１０、紙面左右方向に移動可能に載置されている。スライド機構２３は、２つのスロット収納部４１Ａ間の間隔を縮める方向と、その逆の広げる方向の双方について、第二圧縮コイルバネ２４Ａｂ、第三圧縮コイルバネ２４Ｂｂへの付勢、開放により移動可能な構成となっている。
【００４１】
また、図１１等に示すように、単位コイル４の第一コイルエンド部４Ｅ１、第二コイルエンド部４Ｅ２は、軸方向から見た時、周方向に対称ではない、紙面左側の方が、右側に比べて大きく曲げられている。よって、第一スロット収納部保持治具２５Ａの方が、第二スロット収納部保持治具２５Ｂより、最初の位置から内側まで大きく移動している。
【００４２】
このような理由により、本願では、第一スロット収納部保持治具２５Ａと第二スロット収納部保持治具２５Ｂとは、独立して異なる距離を移動可能となるよう、第一スロット収納部保持治具２５Ａと第二スロット収納部保持治具２５Ｂとの中間に設けられた固定部２８と、固定部２８に別々に固定された第二軸棒２４Ａｇと第三軸棒２４Ｂｇ、及び、それぞれに挿通された第二圧縮コイルバネ２４Ａｂと第三圧縮コイルバネ２４Ｂｂを設けている。
【００４３】
図１３Ａは、１個目の単位コイル４をスロット内に収納したステータコア２の上面図である。
図１３Ｂは、１個目の単位コイル４をスロット内に収納したステータコア２の側面図である。
【００４４】
本実施の形態に示す回転電機用のステータ１００は、３６スロット、３相の回転電機用である。３６個の単位コイル４が、９個のティースｔを跨いで順にステータコア２に収納されている。すなわち、図１３Ａに示すように、コアスロットピッチＣの等間隔（図１３Ａの場合は、１６７ｍｍ）で、２つのスロット収納部４１が、スロットＳに収納されている。２つのスロット収納部４１の一方の軸方向の端部同士は、第一コイルエンド部４Ｅ１で接続されており、２つのスロット収納部４１の他方の端部同士は、第二コイルエンド部４Ｅ２で接続されている。
【００４５】
スロットＳに収納される前の単位コイル４の２つのスロット収納部４１間のピッチは、スロットＳに挿入し易いように、コアスロットピッチＣに対して若干狭い寸法（今回の場合は、１６３ｍｍ）に設定している。このように、収納前のスロット収納部４１間のピッチ（距離）を、収納後のスロット収納部間のコアスロットピッチＣより若干狭い寸法にすることにより、単位コイル４の第一コイルエンド部４Ｅ１及び第二コイルエンド部４Ｅ２の高さが軸方向に伸びることなく、理想形状に単位コイル４をスロットＳに収納できる。
【００４６】
図１４Ａは、１個目の単位コイル４を内側に挿入したステータコア２の断面斜視図である。
図１４Ｂは、一方のスロット収納部４１をスロットＳに収納したステータコア２の断面斜視図である。
図１４Ｃは、他方のスロット収納部４１を別のスロットＳに収納したステータコア２の断面斜視図である。
【００４７】
次に、単位コイル４のステータコア２への収納工程を図１４Ａ〜１４Ｃを用いて説明する。まず、図１４Ａに示すように、単位コイル４をステータコア２の内側に、軸方向に挿入する。次に、図１４Ｂに示すように、単位コイル４の、一方のスロット収納部４１をスロットＳに収納する。次に、図１４Ｃに示すように、先ほど一方のスロット収納部４１を収納したスロットＳから右側に１０個離れたスロットＳに、他方のスロット収納部４１を収納する。
【００４８】
このとき、単位コイル４の弾性変形量の範囲内で、若干、２つのスロット収納部４１間の間隔を周方向に伸ばしつつ、先に収納したスロット収納部４１を中心として、図１４Ｃ、矢印に示す方向に単位コイル４を回転させながら、他方のスロット収納部４１をスロットＳに収納し、１個の単位コイル４のステータコア２への収納が完了する。
【００４９】
図１５Ａは、２個目の単位コイル４を収納したステータコア２の断面斜視図である。
図１５Ｂは、２個目の単位コイル４を収納したステータコア２の上面図である。
図１６は、２個目の単位コイル４を収納したステータコア２の側面図である。
図１７Ａは、１０個目の単位コイル４を収納したステータコア２の断面斜視図である。
図１７Ｂは、１０個目の単位コイル４を収納したステータコア２の上面図である。
図１８Ａは、全ての単位コイル４を収納したステータコア２の斜視図である。
図１８Ｂは、全ての単位コイル４を収納したステータコア２の上面図である。
【００５０】
各図に示すように、１個目の単位コイル４の収納と同様の手順で、３６個の全ての単位コイル４のステータコア２への収納を完了すると、図１８Ａ、図１８Ｂに示す状態となる。その後、図示しない端末部を結線してステータ１００を得る。なお、図１５Ｂ及び図１６に示すように、周方向に隣り合うスロットＳ間の間隔Ｐ３は、周方向に隣り合う単位コイル４の第一コイルエンド部４Ｅ１の一番軸方向に高い部分（頂部）同士の間の周方向の間隔Ｐ４と等しい。
【００５１】
図１９Ａは、比較例としての従来のステータ１００Ｎの斜視図である。
図１９Ｂは、比較例としての従来の単位コイル４Ｎの斜視図である。
従来のステータコア２Ｎへのコイルエンド部の成形を完了した単位コイルの収納作業では、単位コイル中間体を巻枠から取り出し、作業者が単位コイル中間体を成形し、まず片側のスロット収納部をスロットに差し込み、次に、単位コイル中間体のスロット収納部間のピッチをコアスロットピッチに合わせてスロットへ収納した後、コイルエンド部を隣接するコイルエンド部との重なりを避けるように木槌、へらなどを用いて成形しながら、順々に組み込んでいく作業となっていた。
【００５２】
しかし、本実施の形態による回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置及び単位コイルの製造方法によれば、巻取工程とコイルエンド立体波形成形工程の２工程で単位コイル４を完成できる。また、単位コイル中間体４Ａから単位コイル４への成形は、コイルエンド部成形装置２０を用いて行うので、単位コイル４の一対のスロット収納部４１をステータコア２のスロットＳに収納するだけで、単位コイル収納工程を完了できる。このように、従来、単位コイル中間体をステータコアに装着後に行っていたコイルエンド部の曲げ作業を省くことが可能となり、生産性の向上を図ることができる。
【００５３】
また、コイルエンド部成形工程は、２箇所のコイルエンド部を同時にプレス成形して完了できるので、単位コイル４の生産性の向上に貢献する効果がある。
【００５４】
また、単位コイル４をスロットＳに収納する際に、単位コイル４を変形させないか、または変形量を最小限に小さくすることで、単位コイル４を容易にスロットＳに収納できるので、熟練工を必要とせず、ステータコイル４０の生産性が高い。
【００５５】
また、単位コイル４を順々に収納していくだけで、ステータ１００のステータコイル４０を形成できるので、導線１の絶縁被膜にステータコイル４０の成形過程において単位コイルの絶縁皮膜にダメージを与えることがなくなり、絶縁品質の高いステータコイル４０を得ることができる。
【００５６】
また、回転電機を構成する単位コイル４を、予め理想形状に成形できるので、単位コイル４をステータコア２に順次収納していくことで、隣接する単位コイル４の第一コイルエンド部４Ｅ１同士、及び、第二コイルエンド部４Ｅ２同士の干渉を極力抑えることができる。その結果、第一コイルエンド部４Ｅ１、第二コイルエンド部４Ｅ２の軸方向の高さが低くなり、ステータコイル４０を備えたステータ１００、回転電機の小型化を実現できる。これによりステータコイル４０に用いる銅の使用量を削減できるため、回転電機としての性能向上に繋がる。
【００５７】
なお、本実施の形態では、導線１として断面形状が略円形の導線を用いたが、回転電機の効率を上げるため、スロット内部における導線１が占める面積を増大させる場合は、導線１が矩形断面であっても適用が可能である。
【００５８】
また、第一スロット収納部保持治具２５Ａ及び第二スロット収納部保持治具２５Ｂに溝２５ＡＭ、２５ＢＭを設ける例を示したが、他の方法でスロット収納部４１Ａを固定してもよい。
【００５９】
また、固定部２８を取り除き、第二軸棒２４Ａｇと第三軸棒２４Ｂｇとを1本の軸棒とし、第二圧縮コイルバネ２４Ａｂと第三圧縮コイルバネ２４Ｂｂとを1本の圧縮コイルバネとしてもよい。
【００６０】
本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
【００６１】
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００６２】
１００，１００Ｎ  ステータ、１  導線、２，２Ｎ  ステータコア、
４，４Ｎ  単位コイル、４Ａ  単位コイル中間体、４１，４１Ａ  スロット収納部、
４ＡＥ１，４Ｅ１  第一コイルエンド部、４ＡＥ２，４Ｅ２  第二コイルエンド部、
１０  線材ドラム、１２  ガイドローラ、２０  コイルエンド部成形装置、
２０ｄ  下型ユニット、２０ｄ１  載置台、２０ｕ  上型ユニット、
２０Ｕ１  可動プレート、２１Ａ  第一コイルエンド部成形下型、
２１Ｂ  第二コイルエンド部成形下型、２２Ａ  第一コイルエンド部成形上型、
２２Ｂ  第二コイルエンド部成形上型、２３  スライド機構、
２４Ａｂ  第二圧縮コイルバネ、２４Ａｇ  第二軸棒、２４Ｂｂ  第三圧縮コイルバネ、２４Ｂｇ  第三軸棒、２５Ａ  第一スロット収納部保持治具、
２５Ｂ  第二スロット収納部保持治具、２５ＡＭ，２５ＢＭ  溝、２７  ガイドポスト、２７ｂ  第一圧縮コイルバネ、２７ｇ  第一軸棒、２８  固定部、２９  ストッパ、
４０  ステータコイル、７０  巻取装置、７１  巻枠、７１Ｍ  溝、７１ａ  ガイド、
７３  回転軸、Ｓ  スロット、ｔ  ティース。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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