(57)【要約】【課題】巻回コイル１を圧縮成形しても、コイル素線２の断線、断面積の減少、皮膜の損傷などが生じにくい巻回コイル１およびその製造方法を提供することにある。【解決手段】コイル素線２を外側から内側に同心状に所定回数だけ巻きつけて形成された第１環状層１１と、コイル素線２を内側から外側に同心状に所定回数だけ巻きつけて形成された第２環状層１２とを有し、第１環状層１１と第２環状層１２とが連続して交互に配列されている巻回コイル１を圧縮成形する。巻回コイル１では、１つの環状層の形成後、次の環状層の形成に移行する際、先に形成された環状層への乗り上げが生じるのみとなる。このため、巻回コイル１ではコイル素線２同士の交差（クロスオーバー）がない。したがって、巻回コイル１は圧縮成形されても局所的な変形が起きにくく、コイル素線２の断線、断面積の減少や皮膜の損傷などを防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル素線を、外側から内側に同心状に所定回数、巻きつけて形成された第１環状層と、
前記コイル素線を、内側から外側に同心状に所定回数、巻きつけて形成された第２環状層とを有し、
前記第１環状層と前記第２環状層とが連続して交互に配列された巻回コイル。
【請求項２】
請求項１に記載の巻回コイルにおいて、
前記第１環状層と前記第２環状層とが、同数、形成されていることを特徴とする巻回コイル。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の巻回コイルにおいて、
前記第１環状層は、前記コイル素線を外周から内周に向けて螺旋状に巻いて形成された第１螺旋部を層状に変形することにより形成され、
前記第２環状層は、前記コイル素線を内周から外周に向けて螺旋状に巻いて形成された第２螺旋部を層状に変形することにより形成されること
を特徴とする巻回コイル。
【請求項４】
請求項３に記載の巻回コイルにおいて、
前記巻回コイルの内径は、前記第１螺旋部および前記第２螺旋部が形成された後に前記巻回コイルに生じる弾性変形により目標値に略一致していることを特徴とする巻回コイル。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３に記載の巻回コイルの製造方法であって、
前記巻回コイルの内周部の形状が、鉄心の形状に略一致するように前記巻回コイルを変形させることを特徴とする巻回コイルの製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３に記載の巻回コイルの製造方法であって、
前記巻回コイルの内周部の形状が、鉄心の形状に略一致するように前記コイル素線を巻回することを特徴とする巻回コイルの製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項３に記載の巻回コイルを圧縮することにより、前記コイル素線の断面が多角形状に変形された圧縮コイル。
【請求項８】
請求項１ないし請求項４に記載の巻回コイルの内周部および外周部の少なくとも一方に力を加えることにより、前記内周部の形状が鉄心の形状に略一致するように前記巻回コイルを変形するプレ成形と、
前記プレ成形後の巻回コイルを圧縮することにより、前記コイル素線の断面を多角形状に変形する圧縮成形と
を行う圧縮コイルの製造方法。
【請求項９】
回転電機の外郭をなす円筒部の内周に、回転電機の軸方向に直交するように取り付けられるティースにおいて、
このティースの鉄心は、
前記軸方向に垂直な第１断面が、前記軸方向に垂直で互いに平行な２辺を有する台形をなし、
前記軸方向および前記ティースの取付方向に平行な第２断面が、前記軸方向に平行な２辺を有する台形をなし、
前記取付方向に垂直な第３断面の断面積が、前記取付方向のいかなる位置でも不変である２重台形をなすことを特徴とするティース。
【請求項１０】
請求項９に記載のティースにおいて、
前記第３断面の外周は、一部が曲線をなしていることを特徴とするティース。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載のティースにおいて、
磁気粉末材料を成型してなることを特徴とするティース。
【請求項１２】
連続的に送り込まれるコイル素線に当接する基軸部と、
前記コイル素線を挟んで前記基軸部と反対側に配置され、円弧状に揺動する揺動部と
を備え、
前記基軸部と前記揺動部とで前記コイル素線を挟み込み、前記揺動部を揺動させることにより、前記コイル素線の極率を連続的に調節することができる巻回コイル製造装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の巻回コイル製造装置において、
前記揺動部のコイル素線当接面は、前記基軸部のコイル素線当接面に対し傾いて対向していることを特徴とする巻回コイル製造装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項３に記載の巻回コイルにおいて、
請求項１２または請求項１３に記載の巻回コイル製造装置により製造された巻回コイル。
【請求項１５】
請求項１４に記載の巻回コイルを圧縮することにより、前記コイル素線の断面を多角形状に変形させることを特徴とする圧縮コイルの製造方法。
【請求項１６】
請求項７に記載の圧縮コイル、または請求項８もしくは請求項１５に記載の製造方法により製造された圧縮コイルを、請求項９ないし請求項１１に記載のティースに装着してなるコア。
【請求項１７】
請求項１６に記載のコアを用いた回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル、その製造方法およびその製造装置、コイルが装着されるティース、コイルとティースからなるコア、ならびに回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
〔従来の技術〕
従来から、コイルの占積率を向上させるため、巻回コイルを圧縮成形したり（例えば、特許文献１および特許文献２参照）、多角形状の断面を有するコイル素線を用いて巻回コイルを成形する方法（例えば、特許文献３参照）などが提案されている。これらの従来技術の巻回コイル１００では、図１０に示すごとく、ティース１０１の軸方向に沿ってコイル素線１０２の筒状体１０３が、内周側から外周側へ重ねられるように形成されている。このような巻回コイル１００は、巻き子の軸方向に沿って筒状体１０３を内周側から外周側に向かって重ねるようにコイル素線１０２を巻き付けることにより、形成されていた。
【０００３】
〔従来技術の不具合〕
しかし、このような巻き方では、コイル素線１０２を巻いて１つの筒状体１０３を形成した後、その外周側の筒状体１０３の形成へ移行する際、コイル素線１０２同士が交差（クロスオーバー）する。このため、巻回コイル１００を圧縮成形したときに、交差する部分で局所的な変形が起こり、コイル素線１０２の断線や断面積の減少、皮膜の損傷などが生じる。そして、このような圧縮コイルを回転電機などの各種電気機器に用いると、電気機器の性能低下が生じる。
【特許文献１】特公昭４３−４３６６号公報（第１−６頁、第１図）
【特許文献２】特開昭５６−１５７２３２号公報（第１−２頁、第４図）
【特許文献３】特開２０００−１９７２９４公報（第３−８頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的はコイルを圧縮成形しても、コイル素線の断線、断面積の減少、皮膜の損傷などが生じにくいコイルおよびその製造方法、このコイルが装着されるティース、これらのコイルとティースとからなるコア、ならびにこのコアを用いた回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の発明によれば、巻回コイルは、コイル素線を外側から内側に同心状に所定回数だけ巻きつけて形成された第１環状層と、コイル素線を内側から外側に同心状に所定回数だけ巻きつけて形成された第２環状層とを有し、第１環状層と第２環状層とが連続して交互に配列されている。
これにより、コイル素線を巻いて１つの環状層を形成した後、次の環状層の形成に移行する際、先に形成された環状層への乗り上げが生じるのみとなり、従来の巻き方で生じていたコイル素線同士の交差がなくなる。このため、巻回コイルを圧縮成形しても局所的な変形は起きにくく、コイル素線の断線、断面積の減少や皮膜の損傷などを防止することができる。
【０００６】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の発明によれば、巻回コイルに、第１環状層と第２環状層とが、同数、形成されている。
従来の巻き方によると、コイル素線は必ず内周側から巻き始められるため、コイル素線の巻き始めの部分を、巻回コイルの外周面に引き出すための逃がしが必要であった。上記のように第１環状層と第２巻状層とを、同数、形成すれば、巻き始めと巻き終わりとが巻回コイルの外周にくるようにコイル素線を巻くことができる。このため、巻き始めを巻回コイルの外周に持ってくるための逃がしが不要になる。
【０００７】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の発明によれば、第１環状層は、コイル素線を外周から内周に向けて螺旋状に巻いて形成された第１螺旋部を、層状に変形することにより形成され、第２環状層は、コイル素線を内周から外周に向けて螺旋状に巻いて形成された第２螺旋部を、層状に変形することにより形成される。
螺旋状の巻き子を用いると、第１螺旋部および第２螺旋部の形成は容易である。よって、第１螺旋部から第１環状層を形成し、第２螺旋部から第２環状層を形成すれば、請求項１または請求項２に記載のコイルを容易に製造することができる。
【０００８】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の発明によれば、巻回コイルの内径は、第１螺旋部および第２螺旋部が形成された後に巻回コイルに生じる弾性変形により目標値に略一致している。
コイル素線を巻き子に巻き付けることにより形成される巻回コイルは、一旦形成された後、弾性変形により巻き戻る。このため、ターン数（コイル素線の巻き回数）が減るとともに、内径が大きくなってしまうので、巻き戻った分だけ、再度巻き上げる必要がある。
そこで、巻回コイル形成後の弾性変形により、巻回コイルの内径が目標値に略一致するようにコイル素線を巻けば、巻き戻し分を再度巻き上げる必要がなくなる。
【０００９】
〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の発明によれば、巻回コイルは、巻回コイルの内周部の形状が、鉄心の形状に略一致するように変形されることにより製造される。
これにより、巻回コイルの内周部の形状が鉄心の形状に略一致した状態で、巻回コイルに圧縮成形が施されるため、巻回コイルを直接に圧縮成形する場合に比べ、コイル素線のたるみ等を減らすことができる。このため、コイル素線の断面が多角形状に変形された圧縮コイルにおけるコイル素線の占積率を向上させることができる。
【００１０】
〔請求項６の手段〕
請求項６に記載の発明によれば、巻回コイルは、巻回コイルの内周部の形状が、鉄心の形状に略一致するようにコイル素線を巻回することにより製造される。
これにより、巻回コイルを形成するのに必要な長さだけコイル素線を巻回すれば、巻回コイルを製造できるので、コイル素線の使用量を低減することができる。
【００１１】
〔請求項７の手段〕
請求項７に記載の発明によれば、圧縮コイルは、第１環状層および第２環状層を有する巻回コイルを圧縮することにより製造される。
これにより、クロスオーバーのない巻回コイルが圧縮成形されるので、コイル素線の断線および断面積の減少や被膜の損傷などが発生していない圧縮コイルを製造することができる。
【００１２】
〔請求項８の手段〕
請求項８に記載の発明によれば、巻回コイルを圧縮成形する前に、巻回コイルの内周部および外周部の少なくとも一方に力を加えることにより、内周部の形状が鉄心の形状に略一致するように巻回コイルを変形する。
これにより、巻回コイルの内周部の形状が鉄心の形状に略一致した状態で、巻回コイルに圧縮成形が施されるため、巻回コイルを直接に圧縮成形する場合に比べ、コイル素線のたるみ等を減らすことができる。このため、圧縮コイルにおけるコイル素線の占積率を向上させることができる。
【００１３】
〔請求項９の手段〕
請求項９に記載の発明によれば、ティースの鉄心は、回転電機の軸方向に垂直な第１断面がこの軸方向に垂直で互いに平行な２辺を有する台形をなし、軸方向およびティースの取付方向に平行な第２断面が軸方向に平行な２辺を有する台形をなし、取付方向に垂直な第３断面の断面積が取付方向のいかなる位置でも不変である２重台形をなす。
これにより、圧縮成形後のコイルをティースに装着したときに、軸方向へのコイル端の飛び出しをなくすことができる。
【００１４】
〔請求項１０の手段〕
請求項１０に記載の発明によれば、ティース鉄心の第３断面の外周は、一部が曲線をなしている。
これにより、鉄心の第３断面がすべて多角形状である場合に比べ、鉄心の外周の長さが短くなる。このため、使用されるコイル素線の全長を短くできるので、コイル素線の使用量を低減できるとともに、コイルの電気抵抗を小さくすることができる。
【００１５】
〔請求項１１の手段〕
請求項１１に記載の発明によれば、ティースは、磁気粉末材料を成型してなる。
従来の積層板を用いるティースの製造方法では、２重台形状の鉄心を形成することは困難である。しかし、粉末成型によるティースの製造方法を用いれば、２重台形状の鉄心でも容易に形成することができる。
【００１６】
〔請求項１２の手段〕
請求項１２に記載の発明によれば、巻回コイル製造装置は、連続的に送り込まれるコイル素線に当接する基軸部と、コイル素線を挟んで基軸部と反対側に配置され、円弧状に揺動する揺動部とを備え、基軸部と揺動部とでコイル素線を挟み込み、揺動部を揺動させることにより、コイル素線の極率を連続的に調節することができる。
これにより、巻き子を用いずに巻回コイルを製造することができる。このため、製造後の巻回コイルに弾性変形による巻き戻しが発生しないので、内周部形状が非円形の巻回コイルも製造することができる。
【００１７】
〔請求項１３の手段〕
請求項１３に記載の発明によれば、揺動部のコイル素線当接面は、基軸部のコイル素線当接面に対し傾いて対向している。
これにより、コイル素線が基軸部と揺動部との間に送り込まれると、この送り込まれる方向とは異なる方向にコイル素線を押し出す推進力が生じる。このため、コイル素線は揺動部により極率が調節された後、所定のピッチをもって連続的に押し出される。この結果、極率調節後のコイル素線が揺動部に干渉することなく、例えば、第１螺旋部および第２螺旋部を形成することができる。
【００１８】
〔請求項１４の手段〕
請求項１４に記載の発明によれば、請求項１ないし請求項３に記載の巻回コイルは、請求項１２または請求項１３に記載の巻回コイル製造装置により製造される。
【００１９】
〔請求項１５の手段〕
請求項１５に記載の発明によれば、請求項１４に記載の巻回コイルを圧縮することにより、コイル素線の断面を多角形状に変形させて圧縮コイルを製造する。
請求項１４に記載の巻回コイルを用いれば、プレ成形を行わなくてもコイル素線のたるみ等を減らすことができる。
【００２０】
〔請求項１６の手段〕
請求項１６に記載の発明によれば、コアは、請求項７に記載の圧縮コイル、または請求項８もしくは請求項１５に記載の製造方法により製造された圧縮コイルを、請求項９ないし請求項１１に記載のティースに装着することにより製造される。
【００２１】
〔請求項１７の手段〕
請求項１７に記載の発明によれば、回転電機には、請求項１６に記載のコアが用いられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
最良の形態１では、巻回コイルは、コイル素線を、外側から内側に同心状に所定回数、巻きつけて形成された第１環状層と、コイル素線を、内側から外側に同心状に所定回数、巻きつけて形成された第２環状層とを有し、第１環状層と第２環状層とが連続して交互に配列されている。この巻回コイルは、第１環状層と第２環状層とが、同数、形成され、第１環状層は、コイル素線を外周から内周に向けて螺旋状に巻いて形成された第１螺旋部を層状に変形することにより形成され、第２環状層は、コイル素線を内周から外周に向けて螺旋状に巻いて形成された第２螺旋部を層状に変形することにより形成される。また、巻回コイルの内径は、第１螺旋部および第２螺旋部が形成された後に巻回コイルに生じる弾性変形により目標値に略一致している。そして、この巻回コイルの内周部および外周部に力を加えることにより、内周部の形状が鉄心の形状に略一致するように巻回コイルを変形するプレ成形と、プレ成形後の巻回コイルを圧縮することにより、コイル素線の断面を多角形状に変形する圧縮成形とが、巻回コイルに施されて圧縮コイルが製造される。
【００２３】
最良の形態２では、ティースの鉄心が、回転電機の軸方向に垂直な第１断面が軸方向に垂直で互いに平行な２辺を有する台形をなし、軸方向およびティースの取付方向に平行な第２断面が軸方向に平行な２辺を有する台形をなし、取付方向に垂直な第３断面の断面積が取付方向のいかなる位置でも不変である２重台形をなす。また、このティースは、磁気粉末材料を成型してなる。
最良の形態３では、鉄心の第３断面の外周の一部が曲線をなしている。
【００２４】
最良の形態４では、連続的に送り込まれるコイル素線に当接する基軸部と、コイル素線を挟んで基軸部と反対側に配置され、円弧状に揺動する揺動部とを備え、基軸部と揺動部とでコイル素線を挟み込み、揺動部を揺動させることによりコイル素線の極率を連続的に調節することができる巻回コイル製造装置を用いて巻回コイルが製造される。また、この巻回コイル製造装置は、揺動部のコイル素線当接面が、基軸部のコイル素線当接面に対し傾いて対向している。
【実施例１】
【００２５】
〔実施例１の構成〕
実施例１の巻回コイル１の構成を、図１、図２および図３を用いて説明する。
巻回コイル１は、コイル素線２を巻くことにより製造され、圧縮成形などが施されて圧縮コイル３（図３参照）に加工された後、ティース４の鉄心５に装着されて回転電機のコア６を構成する。コア６は、例えば直流電動機の界磁極に用いられ、圧縮コイル３は界磁電流が通電される界磁コイルとなる。
【００２６】
巻回コイル１は、図２（ｂ）に示すようにコイル素線２を、外側から内側に同心状に所定回数、巻きつけて形成された第１環状層１１と、コイル素線２を、内側から外側に同心状に所定回数、巻きつけて形成された第２環状層１２とを有し、第１環状層１１と第２環状層１２とが連続して交互に配列されている。また、巻回コイル１は、第１環状層１１と第２環状層１２とが、同数、形成され、巻き始めと巻き終わりとが、共に、巻回コイル１の外周にくる。
【００２７】
第１環状層１１は、コイル素線２を外周から内周に向けて螺旋状に巻いて形成された第１螺旋部１３（図３参照）を層状に変形することにより形成され、第２環状層１２は、コイル素線２を内周から外周に向けて螺旋状に巻いて形成された第２螺旋部１４（図３参照）を層状に変形することにより形成される。また、巻回コイル１の内径は、第１螺旋部１３および第２螺旋部１４が形成された後に巻回コイル１に生じる弾性変形により、目標値に略一致している。
【００２８】
ティース４は、圧縮コイル３が装着された状態で（すなわちコア６として）、回転電機の外郭をなす円筒状のコアバック１７の内周に、回転電機の軸方向に直交するように取り付けられる（図３参照）。これにより、回転電機のステータ１８が構成される。ティース４は、図１（ｂ）に示すように、コアバック１７に取り付けるための取付部２１、圧縮コイル３が装着される鉄心５、および回転電機のロータ（図示せず）との間にギャップを形成する片部２３を有する。なお、ティース４は、取付部２１がコアバック１７の内周面に設けられた被取付穴２４に嵌合されることにより、コアバック１７へ取り付けられる。
【００２９】
〔実施例１の製造方法〕
実施例１の巻回コイル１、圧縮コイル３、コア６およびステータ１８の製造方法を、図３を用いて説明する。
まず、コイル素線２が巻きつけられる巻き子２６の製作について説明する。巻き子２６は、ＮＣ旋盤により螺旋形状に加工されることにより製作される。ここで、ＮＣ旋盤とは、各種の加工条件を自動的に制御する数値制御機能を備えた旋盤である。
【００３０】
また、巻き子２６にコイル素線２を巻き付けることにより形成される巻回コイル１は、一旦形成された後、弾性変形により巻き戻る。このため、コイル素線２の巻き回数（ターン数）が減るとともに内径が大きくなってしまうので、巻き戻った分だけ、再度巻き上げる必要がある。そこで、巻き子２６は、巻回コイル１に生じる巻き戻し（スプリングバック）を考慮し、巻回直後の内径が目標値よりも小さくなるように設計されて製作される。このため、巻き子２６は、例えば、第１、２環状層１１、１２の１層あたりのターン数が５〜７の場合、１層につき９０°だけ余分に巻けるように設計されて製作される（図３の「１．巻き子製作」参照）。
【００３１】
この巻き子２６に、テンション機構２７を介してコイル素線２が巻きつけられ、第１螺旋部１３と第２螺旋部１４とが交互に同数形成される。ここで、第１螺旋部１３とは、コイル素線２を外周から内周に向けて螺旋状に巻いて形成された部分であり、第２螺旋部１４とは、コイル素線２を内周から外周に向けて螺旋状に巻いて形成された部分である（図３の「２．巻線」参照）。第１、２螺旋部１３、１４の形成が終了したら巻き子２６が取り外される（図３の「３．巻き子の取外し」参照）。
【００３２】
そして、第１、２螺旋部１３、１４が層状の第１、２環状層１１、１２に変形された後、巻回コイル１にプレ成形（第１成形）が施される。プレ成形とは、巻回コイル１の内周部および外周部の少なくとも一方に力を加えることにより、内周部の形状が鉄心５の形状に略一致するように巻回コイル１を変形することである。実施例１のプレ成形では、巻回コイル１の内周部の形状が円形から、互いに平行な２つの直線部を有する略楕円形に成形され、外周部の形状が円形から楕円に成形されている（図３の「４．第１成形」参照）。
【００３３】
プレ成形後の巻回コイル１に圧縮成形（第２成形）が施されて、圧縮コイル３が製造される。圧縮成形とは、巻回コイル１を圧縮することにより、コイル素線２の断面を多角形状に変形することである（図３の「５．第２成形」参照）。そして、圧縮コイル３をティース４の鉄心５へ装着することによりコア６を組み立てる（図３の「６．コア組立て」）。そして、コア６をコアバック１７へ取り付けることによりステータ１８を組み立てる（図３の「７．ステータ組立て」）。
【００３４】
〔実施例１の効果〕
実施例１では、コイル素線２を外側から内側に同心状に所定回数だけ巻きつけて形成された第１環状層１１と、コイル素線２を内側から外側に同心状に所定回数だけ巻きつけて形成された第２環状層１２とを有し、第１環状層１１と第２環状層１２とが連続して交互に配列されている。
これにより、１つの層を形成した後、次の層の形成に移行する際、図１（ａ）および（ｃ）に示すごとく、先に形成された第１、２環状層１１、１２への乗り上げが生じるのみとなる。このため、従来の巻き方で生じていたコイル素線２同士の交差、すなわち図１０（ａ）または（ｃ）に示すクロスオーバーがなくなる。したがって、巻回コイル１を圧縮コイル３に加工しても局所的な変形が起きにくく、コイル素線２の断線、断面積の減少や皮膜の損傷などを防止することができる。
【００３５】
また、巻回コイル１では、第１環状層１１と第２環状層１２とが、同数、形成されている。
これにより、図２（ｂ）に示すごとく、巻き始めと巻き終わりとを共に圧縮コイル３の外周にくるようにコイル素線２を巻くことができる。このため、従来の巻き子で必要とされていた逃がしが不要になる（図２（ａ）参照）。
【００３６】
また、第１環状層１１は、コイル素線２を外周から内周に向けて螺旋状に巻いて形成された第１螺旋部１３を、層状に変形することにより形成され、第２環状層１２は、コイル素線２を内周から外周に向けて螺旋状に巻いて形成された第２螺旋部１４を、層状に変形することにより形成される。
螺旋状の巻き子２６を用いると、第１螺旋部１３および第２螺旋部１４の形成は容易である。よって、第１螺旋部１３から第１環状層１１を形成し、第２螺旋部１４から第２環状層１２を形成すれば、クロスオーバーの生じない巻回コイル１を容易に製造することができる。
【００３７】
また、巻き子２６は、巻回コイル１のスプリングバックを考慮して製作され、巻回コイル１の内径はスプリングバックにより目標値に略一致している。
これにより、スプリングバックにより巻き戻った分を、再度巻き上げることなく、巻回コイル１の内径を目標値に略一致させることができる。
【００３８】
また、巻回コイル１は、圧縮成形が施される前にプレ成形が施され、内周部の形状が鉄心５の形状に略一致するように変形される。
これにより、巻回コイル１の内周部の形状が鉄心５の形状に略一致した状態で、巻回コイル１に圧縮成形が施されるため、巻回コイル１を直接に圧縮成形する場合に比べ、コイル素線２のたるみ等を減らすことができる。このため、圧縮コイル３におけるコイル素線２の占積率を上げることができる。
【実施例２】
【００３９】
〔実施例２の構成〕
実施例２では、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、ティース４の鉄心５が２重台形をなしている。すなわち、鉄心５は、回転電機の軸方向に垂直な第１断面が軸方向に垂直で互いに平行な２辺を有する台形をなし（図４（ａ）参照）、軸方向およびティース４の取付方向に平行な第２断面が軸方向に平行な２辺を有する台形をなし（図４（ｂ）参照）、取付方向に垂直な第３断面の断面積が取付方向のいかなる位置でも不変である。また、ティース４は、ニッケル−鉄合金、軟鉄、けい素鋼、ニッケル、コバルトなどの磁気粉末材料により成型される。
【００４０】
〔実施例２の製造方法〕
実施例２の製造方法では、図５に示すごとく圧縮コイル３がティース４に装着された後、圧縮コイル３の内周部形状を鉄心５の２重台形状に合わせるための成形（第３成形）が行われる（図５の「６．第３成形」参照）。
【００４１】
〔実施例２の効果〕
実施例２では、鉄心５が、回転電機の軸方向に垂直な第１断面がこの軸方向に垂直で互いに平行な２辺を有する台形をなし、軸方向およびティース４の取付方向に平行な第２断面が軸方向に平行な２辺を有する台形をなし、取付方向に垂直な第３断面の断面積が取付方向のいかなる位置でも不変である２重台形をなす。
これにより、ティース４に装着された圧縮コイル３に第３成形を行うことにより、回転電機の軸方向へのコイル端の飛び出しをなくすことができる。すなわち、図４（ｃ）および（ｄ）に示すように、従来の直方体型の鉄心１０４では、圧縮コイル１０５を鉄心１０４に装着したときのコイル端の飛び出しが大きいため、コア１０６全体の軸方向の長さが大きくなっていた。
これに対し、２重台形状の鉄心５ではコイル端の飛び出しをなくすことができるので、従来のコア１０６のように回転電機の内部でコイル端の飛び出しが占めていた無駄な空間を削除できる。この結果、回転電機の軸方向長さを短縮することができる。
【００４２】
また、ティース４は、磁気粉末材料を成型することによりなる。
従来の積層板を用いるティース製造方法では、２重台形状の鉄心５を形成することは困難である。しかし、粉末成型によるティース製造方法を用いれば、２重台形状の鉄心５でも容易に形成することができる。
【実施例３】
【００４３】
実施例３では、鉄心５の第３断面の外周は、図６に示すように、回転軸に平行な２つの直線部３０と、その両端側の半円状の曲線部３１とからなる。
このように、鉄心５の第３断面の外周の一部が曲線をなすことにより、全外周が多角形状である場合に比べ、鉄心５の外周の長さが短くなる。このため、使用されるコイル素線２の全長を短くできるので、コイル素線２の使用量を低減できるとともに、圧縮コイル３の電気抵抗を小さくすることができる。
【実施例４】
【００４４】
〔実施例４の構成〕
実施例４では、図７に示すような巻回コイル製造装置３５により、巻回コイル１が製造される。巻回コイル製造装置３５は、連続的に送り込まれるコイル素線２に当接する丸棒状の基軸部３６と、コイル素線２を挟んで基軸部３６と反対側に配置され、円弧状に揺動する円板状の揺動部３７とを備える。揺動部３７は、図８に示すようにサーボモータ３８により基軸部３６を中心に回動されることにより揺動する。また、基軸部３６および揺動部３７の外周面は、各々、コイル素線当接面３９、４０をなし、揺動部３７のコイル素線当接面４０が、基軸部３６のコイル素線当接面３９に対し角度αだけ傾いて対向している。なお、角度αは、２〜５°の範囲である。
【００４５】
〔実施例４の作用〕
実施例４の巻回コイル製造装置３５の作用を説明する。
コイル素線２は、図７に示すように、送りローラ４１により連続的に送り出され、ガイド４２にて送り方向のずれが修正された後、基軸部３６と揺動部３７との間に送り込まれる。送り込まれたコイル素線２は基軸部３６と揺動部３７とで挟み込まれ、揺動部３７が揺動することによりコイル素線２の極率が連続的に調節される。これによりコイル素線２が螺旋状に加工される。
【００４６】
また、図８に示すように揺動部３７のコイル素線当接面４０が、基軸部３６のコイル素線当接面３９に対し角度αだけ傾いていることにより、コイル素線２が基軸部３６と揺動部３７との間に送り込まれると、基軸部３６の軸方向にコイル素線２を押し出す推進力が生じる。このため、コイル素線２は極率が調節された後、角度αの大きさに応じたピッチにて基軸部３６の軸方向に送り出される。
【００４７】
揺動部３７の基準位置からの回動角度θは、例えば、図９に示すように経時変化する。ここで、回動角度θは、例えば期間ａの間に所望の加工角度まで変化し、期間ｂの間、所望の加工角度に維持される。これによりコイル素線２は加工角度に応じた極率に加工される。そして、回動角度θは、期間ｃの間に０°まで変化し、期間ｄの間０°に維持される。これによりコイル素線２は直線状のまま送り出される。以後、このような変化を繰り返すことにより、例えば、実施例３の鉄心５の第３断面に略一致する巻回コイル１の第１、２螺旋部１３、１４が形成される。なお、加工角度が漸増する時間帯Ａでは第１螺旋部１３が形成され、加工角度が漸減する時間帯Ｂでは第２螺旋部１４が形成される。
【００４８】
〔実施例４の効果〕
実施例４の巻回コイル製造装置３５は、基軸部３６と揺動部３７とでコイル素線２を挟み込み、揺動部３７を揺動させることにより、コイル素線２の極率を連続的に調節することができる。
これにより、巻き子２６を用いずに巻回コイル１を製造することができる。このため、製造後の巻回コイル１にスプリングバックが発生しないので、内周部形状が非円形の巻回コイル１も製造することができる。
また、巻回コイル１の内周部形状を非円形の鉄心５の形状に略一致させるように、巻回コイル１を製造することができるので、プレ成形を行わなくてもコイル素線２のたるみ等を減らして、コイル素線２の占積率を上げることができる。
【００４９】
また、揺動部３７のコイル素線当接面４０は、基軸部３６のコイル素線当接面３９に対し角度αだけ傾いて対向している。
これにより、コイル素線２は揺動部３７により極率が調節された後、ピッチにて連続的に基軸部３６の軸方向に押し出される。この結果、極率調節後のコイル素線２を揺動部３７に干渉させることなく、第１螺旋部１３および第２螺旋部１４を形成することができる。
【００５０】
〔変形例〕
本実施例では、巻回コイル１を回転電機へ用いたが、変圧器、その他各種電気機器におけるリアクトルなどに用いてもよい。
また、実施例４では基軸部３６および揺動部３７が１つのサーボモータ３８により駆動されていたが、基軸部３６は揺動部３７と別体に組み込まれていてもよく、回動されずに固定されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】巻回コイルの巻き方を示す説明図である（実施例１）。
【図２】（ａ）は従来例の巻回コイルにおける巻き始めと巻き終わりを示す説明図であり、（ｂ）は実施例１の巻回コイルにおける巻き始めと巻き終わりを示す説明図である。
【図３】巻回コイル、圧縮コイル、コアおよびステータの製造方法を示す説明図である（実施例１）。
【図４】（ａ）は実施例２のティースの第１断面を示す断面図であり、（ｂ）は実施例２のティースの第２断面を示す断面図であり、（ｃ）は従来例のティースの第１断面を示す断面図であり、（ｄ）は従来例のティースの第２断面を示す断面図である。
【図５】巻回コイル、圧縮コイル、コアおよびステータの製造方法を示す説明図である（実施例２）。
【図６】（ａ）は実施例３のティースの第１断面を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図７】巻回コイル製造装置の要部を示す正面図である（実施例４）。
【図８】巻回コイル製造装置の要部を示す側面図である（実施例４）。
【図９】揺動部の回動角度の経時変化を示す作動図である（実施例４）。
【図１０】巻回コイルの巻き方を示す説明図である（従来例）。
【符号の説明】
【００５２】
１    巻回コイル
２    コイル素線
３    圧縮コイル
４    ティース
５    鉄心
６    コア
１１  第１環状層
１２  第２環状層
１３  第１螺旋部
１４  第２螺旋部
３５  巻回コイル製造装置
３６  基軸部
３７  揺動部
３９  コイル素線当接面
４０  コイル素線当接面
【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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