(57)【要約】【課題】コイル間隔の狭い高品質のエッジワイス巻きの角形コイルからなる電気機器用コイルを生産性良く、簡単かつ安価に製造できる電気機器用コイルの製造方法を提供する。【解決手段】導電性平板を機械加工して短冊状の複数のコイル断片１Ａ〜１Ｅを形成し、そのコイル断片１Ａ〜１Ｅの端部を突き合わせてビーム溶接して、それぞれ始端２Ａ及び終端２Ｂを形成する切欠部３の位置が異なる複数の１ターン角形コイル１を形成して、これら複数の１ターン角形コイル１を、各切欠部３の位置を順次ずらして積層しながら隣接する互いの１ターン角形コイル１の終端２Ｂと始端２Ａとを重ね合わせて切欠部３内で溶接して螺旋状に接合することにより、エッジワイス巻きの角形コイル１１からなる電気機器用コイルを製造する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形断面を有する導体をその断面短辺をコイル軸方向として角形に巻回してコイル軸方向に螺旋状に積層してなる電気機器用コイルの製造方法において、
導電性平板を機械加工して複数の短冊状のコイル断片を形成するコイル断片形成工程と、
上記各コイル断片の端部を順次突き合わせてビーム溶接して連続する環状で一部が切欠部によって始端と終端とに分断され、該切欠部の位置が異なる複数の１ターン角形コイルを形成する１ターン角形コイル形成工程と、
上記複数の１ターン角形コイルを、各切欠部の位置を順次ずらして積層しながら隣接する互いの１ターン角形コイルの終端と始端とを重ね合わせて溶接或いはろう付けして螺旋状に接合する接合工程と、
を有することを特徴とする電気機器用コイルの製造方法。
【請求項２】
上記コイル断片形成工程は、
帯状の導電性平板を所望の長さに切断して上記コイル断片を形成し、
上記１ターン角形コイル形成工程は、
外形寸法が同一の複数の１ターン角形コイルを形成することを特徴とする請求項１に記載の電気機器用コイルの製造方法。
【請求項３】
上記コイル断片形成工程は、
厚さの異なる複数の導電性平板からそれぞれ断面積がほぼ等しい複数の短冊状のコイル断片を形成し、
上記１ターン角形コイル形成工程は、
同一厚さのコイル断片の端部を突き合わせてビーム溶接して、それぞれ外形寸法及び上記切欠部の位置が異なる複数の１ターン角形コイルを形成し、
上記接合工程は、
上記複数の１ターン角形コイルを外形寸法が順次増大或いは減少すると共に、各切欠部の位置を順次ずらして積層しながら隣接する互いの１ターン角形コイルの終端と始端とを重ね合わせて溶接或いはろう付けして螺旋状に接合することを特徴とする請求項１に記載の電気機器用コイルの製造方法。
【請求項４】
上記コイル断片形成工程は、
厚さが異なりかつ断面積がほぼ等しい複数の帯状の導電性平板をそれぞれ所望の長さに切断して上記コイル断片を形成することを特徴とする請求項３に記載の電気機器用コイルの製造方法。
【請求項５】
長方形断面を有する導体をその断面短辺をコイル軸方向として角形に巻回してコイル軸方向に螺旋状に積層してなる電気機器用コイルにおいて、
短冊状で導電性平板の複数のコイル断片の端部を順次突き合わせてビーム溶接して連続する環状で一部が切欠部によって始端と終端とに分断された該切欠部の位置が異なる複数の１ターン角形コイルを有し、これら複数の１ターン角形コイルは積層状態で上記各切欠部の位置を順次ずらして配列され、かつ隣接する互いの１ターン角形コイルの終端と始端とを重ね合わせて溶接或いはろう付けして螺旋状に連続形成されたことを特徴とする電気機器用コイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ及び発電機等の回転機器や変圧器等の電気機器に使用される電気機器用コイルの製造方法及び電気機器用コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、モータ用コイルとして、長方形断面を有する導体をその断面短辺をコイル軸方向として角形に巻回してコイル軸方向に螺旋状に積層してなる、いわゆるエッジワイス巻きの角形コイルが知られている。
【０００３】
このようなエッジワイス巻きの角形コイルは、スロットにおけるコイル占有率を高めることができることから、モータ効率が向上でき、モータの小形及び軽量化が図れる利点がある。
【０００４】
従来、上記の角形コイルの製造方法として、例えば図１２に示すように、平角銅を切断して１ターン角形コイルを構成する短冊状のコイル断片５１Ａ〜５１Ｄを形成し、これらコイル断片５１Ａ〜５１Ｄの端部３箇所を順次突き合わせて接合部５２においてそれぞれ溶接して環状の１ターン角形コイル５１を形成し、この１ターン角形コイル５１の終端５３を、同様にして形成した次の１ターン角形コイル５１の始端にろう付けして、所望の巻数の角形コイルを製造することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
かかる製造方法によると、平角銅を短冊状に切断してコイル断片５１Ａ〜５１Ｄを形成するので、コイル断片５１Ａ〜５１Ｄの加工性及び加工精度の向上が期待できると共に、平角銅の材料歩留まりが向上できるので、生産性の向上及び製造コストの低減が期待できる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１７８０５２号公報（段落０００２，０００３、図６）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特許文献１に開示の製造方法にあっては、１ターン角形コイル５１を形成するための接合部５２におけるコイル断片５１Ａ〜５１Ｄの溶接、及び１ターン角形コイル５１の終端５３と次の１ターン角形コイル５１の始端との接合をろう付けによって行うようにしている。
【０００８】
このため、例えばコイル断片５１Ａ〜５１Ｄの双方の端部を突き合わせてろう付けする場合には、ろう付けの表面、即ちコイル軸方向の表面にろう付けによる肉盛りが形成されるため、その肉盛り分だけコイル間隔を広くする必要があり、コイル占有率が低下する。
【０００９】
また、コイル断片５１Ａ〜５１Ｄの双方の端部を重ね合わせてろう付けする場合には、その重ね合わせる板厚分だけコイル間隔が広くなるため、同様にコイル占有率が低下する。
【００１０】
更に、上記の製造方法にあっては、順次の１ターン角形コイル５１を同じコイル位置でろう付けするようにしているため、各１ターン角形コイル５１のろう付け部がコイル軸方向に直線状に並ぶことになる。このため、順次の１ターン角形コイル５１を精度良くろう付けすることが困難となり、モータ用コイルの品質低下を招くことが懸念される。
【００１１】
即ち、隣接する１ターン角形コイル５１を確実に接合しようとして、ろう付けを過剰に行うと、ろう付け部の下側に位置する既に接合した１ターン角形コイル５１の接合部までも結合されて１ターン角形コイル５１がショートし、所望の有効な巻数のコイルが得られなくなることが懸念される。
【００１２】
また、逆に、１ターン角形コイル５１がショートしないようにろう付けしようとすると、未接合部が生じ易くなって、十分な接合強度が得られなくなるおそれがあると共に、未接合部の発生による接合面積の低下により、コイル使用中において接合部の電流密度が増大して所期の性能が達成できず角形コイルの品質低下を招くおそれもある。
【００１３】
なお、上記の点を解消するため、各コイル断片５１Ａ〜５１Ｄ間及び各１ターン角形コイル５１間を、突き合わせによるビーム溶接によって接合することが考えられる。このようにすれば、溶接による肉盛りが殆ど形成されないので、コイル間隔を最小限にでき、コイル占有率を高めることが可能となる。
【００１４】
しかしながら、コイル断片５１Ａ〜５１Ｄの間を接合して１ターン角形コイル５１を形成する場合は良いが、各１ターン角形コイル５１の終端と始端とを突き合わせてビーム溶接する場合には、各１ターン角形コイル５１の溶接部がコイル軸方向に直線状に並んでいるために、やはり、ビーム溶接が過剰になると、溶接部の下側に位置する既に接合した各１ターン角形コイル５１の接合部までも結合されて互いの１ターン角形コイル５１間がショートし、所望の巻数のコイルが得られなくなることが懸念される。また、逆にこのような現象が生じないようにビーム溶接しようとすると、ビーム溶接が不十分となって十分な接合強度が得られなくなるおそれがあると共に、未接合部の発生による接合面積の低下により、コイル使用中において接合部の電流密度が増大して所期の性能が達成できず角形コイルの品質低下を招くおそれがある。
【００１５】
このため、突き合わせによるビーム溶接を採用しても、順次の１ターン角形コイル５１を精度良くビーム溶接することが困難となり、モータ用コイルの品質低下を招くことが懸念される。
【００１６】
上記のことは、モータ用コイルを製造する場合に限らず、同様の製造方法で変圧器等の他の電気機器に使用するコイルを製造する場合にも生じるものである。
【００１７】
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、コイル間隔の狭い高品質のエッジワイス巻きの角形コイルからなる電気機器用コイルを生産性良く、簡単かつ安価に製造できる電気機器用コイルの製造方法及び電気機器用コイルを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の電気機器用コイルの製造方法の発明は、長方形断面を有する導体をその断面短辺をコイル軸方向として角形に巻回してコイル軸方向に螺旋状に積層してなる電気機器用コイルの製造方法において、導電性平板を機械加工して複数の短冊状のコイル断片を形成するコイル断片形成工程と、上記各コイル断片の端部を順次突き合わせてビーム溶接して連続する環状で一部が切欠部によって始端と終端とに分断され、該切欠部の位置が異なる複数の１ターン角形コイルを形成する１ターン角形コイル形成工程と、上記複数の１ターン角形コイルを、各切欠部の位置を順次ずらして積層しながら隣接する互いの１ターン角形コイルの終端と始端とを重ね合わせて溶接或いはろう付けして螺旋状に接合する接合工程とを有することを特徴とする。
【００１９】
請求項１の発明によると、導電性平板を機械加工して複数の短冊状のコイル断片を形成するので、コイル断片の加工性及び加工精度の向上が期待できると共に、導電性平板の材料歩留まりが向上して生産性の向上及び製造コストの低減が期待できる。また、各コイル断片の端部を突き合わせてビーム溶接して環状の１ターン角形コイルを形成するので、従来のようなろう付けによる肉盛りを生じることなく、隣接する互いのコイル断片間を容易かつ確実に接合することが可能となる。しかも、各１ターン角形コイルは、互いに切欠部の位置をずらして積層して、隣接する１ターン角形コイルの終端と始端とを重ね合わせて溶接或いはろう付けするので、互いの１ターン角形コイルの接合部がコイル軸方向に重なることがない。従って、接合時に互いに１ターン角形コイル間にショートが発生することなく、コイル間隔の狭い高品質のエッジワイス巻きの角形コイルからなる電気機器用コイルを生産性良く、簡単かつ安価に製造することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、請求項１の電気機器用コイルの製造方法において、上記コイル断片形成工程は、帯状の導電性平板を所望の長さに切断して上記コイル断片を形成し、上記１ターン角形コイル形成工程は、外形寸法が同一の複数の１ターン角形コイルを形成することを特徴とする。
【００２１】
請求項２の発明によると、帯状の導電性平板を所望の長さに切断してコイル断片を形成して、外形寸法が同一の複数の１ターン角形コイルを形成するので、コイル断片の加工性及び生産性を向上でき、外観形状が角柱のエッジワイス巻きの角形コイルからなる電気機器用コイルをより簡単かつ安価に製造することが可能となる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、請求項１の電気機器用コイルの製造方法において、上記コイル断片形成工程は、厚さの異なる複数の導電性平板からそれぞれ断面積がほぼ等しい複数の短冊状のコイル断片を形成し、上記１ターン角形コイル形成工程は、同一厚さのコイル断片の端部を突き合わせてビーム溶接して、それぞれ外形寸法及び上記切欠部の位置が異なる複数の１ターン角形コイルを形成し、上記接合工程は、上記複数の１ターン角形コイルを外形寸法が順次増大或いは減少すると共に、各切欠部の位置を順次ずらして積層しながら隣接する互いの１ターン角形コイルの終端と始端とを重ね合わせて溶接或いはろう付けして螺旋状に接合することを特徴とする。
【００２３】
請求項３の発明によると、コイル軸方向に移行するに従って外形寸法が順次増大或いは減少する角形コイルを簡単かつ安価に製造することが可能となる。従って、このコイルを例えばモータのステータコイルに用いれば、コイル占有率及びモータ効率を高めることができ、モータの小形化及び軽量化を図ることが可能になる。同様に他の電気機器に使用することによってその電気機器の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項３の電気機器用コイルの製造方法において、上記コイル断片形成工程は、厚さが異なりかつ断面積がほぼ等しい複数の帯状の導電性平板をそれぞれ所望の長さに切断して上記コイル断片を形成することを特徴とする。
【００２５】
請求項４の発明によると、断面積がほぼ等しい厚さの異なるコイル断片を加工性及び生産性良く形成することが可能となる。
【００２６】
請求項５に記載の電気機器用コイルの発明は、長方形断面を有する導体をその断面短辺をコイル軸方向として角形に巻回してコイル軸方向に螺旋状に積層してなる電気機器用コイルにおいて、短冊状で導電性平板の複数のコイル断片の端部を順次突き合わせてビーム溶接して連続する環状で一部が切欠部によって始端と終端とに分断された該切欠部の位置が異なる複数の１ターン角形コイルを有し、これら複数の１ターン角形コイルは積層状態で上記各切欠部の位置を順次ずらして配列され、かつ隣接する互いの１ターン角形コイルの終端と始端とを重ね合わせて溶接或いはろう付けして螺旋状に連続形成されたことを特徴とする。
【００２７】
請求項５の発明によると、短冊状で導電性平板の複数のコイル断片の端部を順次突き合わせてビーム溶接して連続する環状で一部が切欠部によって始端と終端とに分断された複数の１ターン角形コイルを、その切欠部の位置を順次ずらして積層し、かつ隣接する１ターン角形コイルの終端と始端とを重ね合わせて溶接或いはろう付けして螺旋状に連続する電気機器用コイルを構成するので、導電性平板を機械加工して複数の短冊状のコイル断片が容易に形成でき、コイル断片の加工性及び加工精度の向上が期待できると共に、導電性平板の材料歩留まりが向上できて生産性の向上及び製造コストの低減が期待できる。また、各１ターン角形コイルを切欠部の位置をずらして積層して、隣接する１ターン角形コイルの終端と始端とを重ね合わせて溶接或いはろう付けするので、コイル間隔の狭い高品質のエッジワイス巻きの角形コイルからなる電気機器用コイルを生産性良く、簡単かつ安価に製造することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による電気機器用コイルの製造方法及び電気機器用コイルの実施の形態を図を参照して説明する。
【００２９】
（第１実施の形態）
図１乃至図５は第１実施の形態を示すもので、図１は順次の工程を示す図、図２はコイル断片形成工程で形成するコイル断片を示す斜視図、図３は１ターン角形コイル形成工程で形成する１ターン角形コイルを示す斜視図、図４は接合工程で形成する角形コイルの一例を示す斜視図、図５は図４のＡ矢視図である。
【００３０】
図１に示すように、本実施の形態では、コイル断片形成工程Ｉ、１ターン角形コイル形成工程ＩＩ及び接合工程ＩＩＩを順次に行って、長方形断面を有する導体をその断面短辺をコイル軸方向として長方形状の角形に巻回してコイル軸方向に螺旋状に積層してなるエッジワイス巻きの角形コイルを製造する。以下、各工程について、詳細に説明する。
【００３１】
先ず、コイル断片形成工程Ｉでは、断面長方形の帯状の銅或いはアルミニウム等からなる導電性平板を所望の長さに切断して、図２に示すように、一つの１ターン角形コイル１に対して５個の短冊状のコイル断片１Ａ〜１Ｅを形成する。
【００３２】
ここで、コイル断片１Ａは角形コイルの一方の長辺を形成し、コイル断片１Ｂ及び１Ｃはそれぞれ短辺を形成し、コイル断片１Ｄと１Ｅは他方の長辺を形成するものである。
【００３３】
また、他方の長辺を構成するコイル断片１Ｄ、１Ｅは、切欠部３を介して対向するように、それらの合計長さを切欠部３の長さ分だけコイル断片１Ａよりも短くすると共に、各１ターン角形コイル１の切欠部３の位置が異なるように、コイル断片１Ｄ及び１Ｅのそれぞれの長さを、各１ターン角形コイル１毎に異ならせる。
【００３４】
なお、ここでは説明の便宜上、各１ターン角形コイル１において、切欠部３を介して対向するコイル断片１Ｄの端面を始端２Ａと称し、コイル断片１Ｅの端面を終端２Ｂと称することにする。
【００３５】
次に、１ターン角形コイル形成工程ＩＩでは、図３に示すように、上記のコイル断片形成工程Ｉで形成した短辺のコイル断片１Ｂ及び１Ｃを、長辺のコイル断片１Ａと１Ｄ及び１Ａと１Ｅでそれぞれ挟むように、コイル断片１Ｂの一方の端部１Ｂａの端面をコイル断片１Ａの一方の端部１Ａａの側面に、他方の端部１Ｂｂの端面をコイル断片１Ｄの始端２Ａと反対側の端部１Ｄａの側面にそれぞれ突き合わせる。同様に、コイル断片１Ｃの一方の端部１Ｃａの端面をコイル断片１Ａの他方の端部１Ａｂの側面に、他方の端部１Ｃｂの端面をコイル断片１Ｅの終端２Ｂと反対側の端部１Ｅａの側面に突き合わせる。
【００３６】
これら互いに突き合わされたコイル断片１Ｂの一方の端部１Ｂａの端面とコイル断片１Ａの一方の端部１Ａａの側面、コイル断片１Ｂの他方の端部１Ｂｂの端面とコイル断片１Ｄの端部１Ｄａの側面、コイル断片１Ｃの一方の端部１Ｃａの端面とコイル断片１Ａの他方の端部１Ａｂの側面、コイル断片１Ｃの他方の端部１Ｃｂの端面とコイル断片１Ｅの端部１Ｅａの側面をそれぞれビーム溶接により接合して、コイル断片１Ｄ、１Ｂ、１Ａ、１Ｃ、１Ｅが環状に連続して一部が切欠部３によって始端２Ａと終端２Ｂに分断された１ターン角形コイル１を形成する。同様に、それぞれ始端２Ａ及び終端２Ｂを形成する切欠部３の位置が異なり同一外形寸法の複数の１ターン角形コイル１を形成する。
【００３７】
その後、接合工程ＩＩＩでは、上記の１ターン角形コイル形成工程ＩＩで形成した複数の１ターン角形コイル１を、各切欠部３の位置を順次ずらして積層しながら隣接する互いの１ターン角形コイル１の終端２Ｂと始端２Ａとを重ね合わせて各切欠部３内においてすみ肉溶接やろう付けによる接合手段４によって接合して、コイル軸方向に螺旋状に連続してなるエッジワイス巻きの角形コイルを製造する。
【００３８】
即ち、図４及び図５に示すように、例えば７つの１ターン角形コイル１−１〜１−７を螺旋状に接合して角形コイル１１を製造する場合には、１ターン角形コイル１−１〜１−７をそれらの切欠部３−１〜３−７の位置が、積層された状態で１ターン角形コイル１−１から１ターン角形コイル１−７に移行するに従って順次ずれて配置され、かつ順次の１ターン角形コイルの終端と始端とが重なるように形成する。
【００３９】
このようして、先ず、１ターン角形コイル１−１上に１ターン角形コイル１−２を積層して、１ターン角形コイル１−１の終端２Ｂ−１と１ターン角形コイル１−２の始端２Ａ−２を重ね合わせ、１ターン角形コイル１−２の切欠部３−２内ですみ肉溶接やろう付けの接合手段４により接合する。
【００４０】
同様に、１ターン角形コイル１−２上に１ターン角形コイル１−３を積層して、１ターン角形コイル１−２の終端２Ｂ−２と１ターン角形コイル１−３の始端２Ａ−３を重ね合わせ、１ターン角形コイル１−３の切欠部３−３内ですみ肉溶接やろう付けの接合手段４により接合する。
【００４１】
上記の接合処理を、１ターン角形コイル１−４〜１−７を積層する毎に行って、１ターン角形コイル１−１〜１−７が積層されて螺旋状に接合された外観形状が角柱の角形コイル１１を製造し、その後、隣接する１ターン角形コイル１−１〜１−７間を公知の方法で絶縁処理する。
【００４２】
なお、１ターン角形コイル形成工程ＩＩにおいて突き合わされたコイル断片１Ｂの一方の端部１Ｂａの端面とコイル断片１Ａの一方の端部１Ａａの側面、コイル断片１Ｂの他方の端部１Ｂｂの端面とコイル断片１Ｄの端部１Ｄａの側面、コイル断片１Ｃの一方の端部１Ｃａの端面とコイル断片１Ａの他方の端部１Ａｂの側面、コイル断片１Ｃの他方の端部１Ｃｂの端面とコイル断片１Ｅの端部１Ｅａの側面を接合するビーム溶接は、電子ビーム溶接或いはレーザビーム溶接とすることができるが、好ましくは電子ビーム溶接により接合する。即ち、電子ビーム溶接により接合すれば、コイルを構成する導体の熱伝導率が高くても容易かつ確実に接合することができると共に、真空中で溶接するので、酸化による電気伝導度の低下も生じず、溶接欠陥の防止に効果的である。また、接合工程ＩＩＩにおける接合手段４は、すみ肉溶接やろう付けによる接合の他、ビーム溶接とすることもできる。
【００４３】
このように、本実施の形態では、コイル断片形成工程Ｉにおいて、帯状の導電性平板を所望の長さに切断して、各１ターン角形コイル１を構成する短冊状のコイル断片１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅを形成するので、それらのコイル断片の加工性及び加工精度を向上できると共に、導電性平板の材料歩留まりが向上できるので、生産性を向上でき、製造コストを低減することができる。
【００４４】
また、コイル断片１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅの端部を突き合わせてビーム溶接して各１ターン角形コイル１を形成するので、従来のようなろう付けによる肉盛りを生じることなく、互いのコイル断片１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅを容易かつ確実に接合することができる。
【００４５】
しかも、各１ターン角形コイル１は、切欠部３の位置をずらして積層して、隣接する１ターン角形コイル１の終端２Ｂと始端２Ａとを重ね合わせて切欠部３内で溶接或いはろう付けするので、その接合部に影響されることなく各１ターン角形コイル１を積層できると共に各１ターン角形コイル１の接合部がコイル軸方向に重なることがない。
【００４６】
従って、１ターン角形コイル１を終端２Ｂと始端２Ａとの重ね合わせの切欠部３内において、すみ肉溶接やろう付け等の任意の接合手段４により接合できると共に、接合時に１ターン角形コイル１が下側に位置する既に接合した１ターン角形コイル１に結合して隣接する１ターン角形コイル１がショートすることも防止することができるので、コイル間隔の狭い高品質のエッジワイス巻きの外観角柱状の角形コイルを生産性良く簡単に製造でき、製造コストの大幅な低減が期待できる。
【００４７】
また、隣接する１ターン角形コイル１の間に生じる空隙部の発生が抑制されて、優れた熱伝達が可能になり冷却性が得られ、かつコイル占有率が向上して電気機器の小型化及び軽量化が可能になる。
【００４８】
（第２実施の形態）
図６乃至図９は本発明の第２実施の形態を示すもので、図６はコイル断片形成工程で形成するコイル断片を示す斜視図、図７は１ターン角形コイル形成工程で形成する１ターン角形コイルを示す斜視図、図８は接合工程で形成する角形コイルの一例を示す斜視図、図９は図８のＢ矢視図である。
【００４９】
本実施の形態では、上記第１実施の形態と同様に、コイル断片形成工程Ｉ、１ターン角形コイル形成工程ＩＩ及び接合工程ＩＩＩを順次に行って、長方形断面を有する導体をその断面短辺をコイル軸方向として長方形状の角形に巻回して、コイル軸方向に移行するに従って外形寸法が順次増大或いは減少する螺旋状に積層してなるエッジワイス巻きの角形コイルを製造する。
【００５０】
このため、本実施の形態では、コイル断片形成工程Ｉにおいて、厚さが異なりかつ断面積がほぼ等しい断面長方形の帯状の銅或いはアルミニウム等からなる複数の導電性平板をそれぞれ所望の長さに切断して、図６に示すように厚さ毎に１ターン角形コイル２１を構成する短冊状のコイル断片２１Ａ〜２１Ｅをそれぞれ形成する。
【００５１】
なお、各１ターン角形コイル２１は、その外形寸法を導電性平板の厚さが厚くなるに従って小さくすると共に、各１ターン角形コイル２１のコイル断片２１Ｄ及び２１Ｅのそれぞれの長さは、導電性平板の厚さ順に１ターン角形コイル２１の切欠部２３の位置がずれるように、各１ターン角形コイル２１毎に異ならせる。
【００５２】
次に、１ターン角形コイル形成工程ＩＩでは、図７に示すように上記のコイル断片形成工程Ｉで形成した同じ厚さのコイル断片２１Ａ〜２１Ｅを突き合わせて、第１実施の形態と同様に電子ビーム溶接或いはレーザビーム溶接のビーム溶接により接合して、コイル断片２１Ｄ、２１Ｂ、２１Ａ、２１Ｃ、２１Ｅが環状に連続して一部が切欠部２３によって始端２２Ａと終端２２Ｂに分断された１ターン角形コイル２１を形成する。同様に、始端２２Ａ及び終端２２Ｂを形成する切欠部２３の位置及び厚さ順にずれ、厚さが厚くなるに従って外形寸法が小さくなる複数の１ターン角形コイル２１を形成する。
【００５３】
なお、本実施の形態では、長辺のコイル断片２１Ａと２１Ｄ及び２１Ｅとを、短辺のコイル断片２１Ｂ及び２１Ｃでそれぞれ挟むように、コイル断片２１Ａの両端面をコイル断片２１Ｂ及び２１Ｃのそれぞれの一方の端部側面に付き合わせ、コイル断片２１Ｄの始端２２Ａと反対側の端面をコイル断片２１Ｂの他方の端部側面に付き合わせ、コイル断片２１Ｅの終端２２Ｂと反対側の端面をコイル断片２１Ｃの他方の端部側面に付き合わせてそれぞれビーム溶接して１ターン角形コイル２１を形成する。
【００５４】
その後、接合工程ＩＩＩにおいて、上記の１ターン角形コイル形成工程ＩＩで形成した複数の１ターン角形コイル２１を、各切欠部２３の位置を順次ずらして積層しながら、第１実施の形態と同様に隣接する互いの１ターン角形コイル２１の終端２２Ｂと始端２２Ａとを重ね合わせてすみ肉溶接やろう付け等の任意の接合手段２４により接合して、コイル軸方向に螺旋状に積層してなり、コイル軸方向に移行するに従って外形寸法が順次増大或いは減少するエッジワイス巻きの角形コイルを製造する。
【００５５】
即ち、図８及び図９に示すように、例えば７つの１ターン角形コイル２１−１〜２１−７を順次螺旋状に接合して角形コイル３１を製造する場合には、１ターン角形コイル２１−１〜２１−７を、１ターン角形コイル２１−１から１ターン角形コイル２１−７に移行するに従って厚さが順次増大し、かつ外形寸法が順次小さくなるように形成して、第１実施の形態と同様に、先ず、１ターン角形コイル２１−１上に１ターン角形コイル２１−２を積層して、１ターン角形コイル２１−１の終端２２Ｂ−１と１ターン角形コイル２１−２の始端２２Ａ−１とを、それらの重ね合わせ切欠部２３−２内ですみ肉溶接やろう付け等の任意の接合手段２４により接合する。
【００５６】
同様に、１ターン角形コイル２１−２上に１ターン角形コイル２１−３を積層して、１ターン角形コイル２１−２の終端２２Ｂ−２と１ターン角形コイル２１−３の始端２２Ａ−３とを、切欠部２３−３内ですみ肉溶接やろう付け等の任意の接合手段２４により接合する。
【００５７】
上記の接合処理を、１ターン角形コイル２１−４〜２１−７を積層する毎に行って、１ターン角形コイル２１−１〜２１−７が積層されて螺旋状に接合され、外形寸法が１ターン角形コイル２１−１から１ターン角形コイル２１−７に向けて小さくなる角形コイル３１を製造する。なお、接合工程ＩＩＩにおいて、１ターン角形コイル２１−１〜２１−７の接合後は、第１実施の形態と同様に、隣接する１ターン角形コイル２１−４〜２１−７の間を公知の方法で絶縁処理する。
【００５８】
このように、本実施の形態では、コイル断片形成工程Ｉにおいて、厚さが異なりかつ断面積がほぼ等しい複数の帯状の導電性平板をそれぞれ所望の長さに切断して厚さ毎の各１ターン角形コイル２１を構成する短冊状のコイル断片２１Ａ〜２１Ｅを形成するので、コイル断片２１Ａ〜２１Ｅの加工性及び加工精度を向上できると共に、導電性平板の材料歩留まりを向上できるので、生産性を向上でき、製造コストを低減することができる。また、角形コイル３１を、１ターン角形コイル２１−１から１ターン角形コイル２１−７側に移行するに従って外形寸法が次第に縮小する、換言すると１ターン角形コイル２１−７から１ターン角形コイル２１−１側に移行するに従って外形寸法が次第に増大するテーパ状に形成するので、例えばモータのステータコイルとして用いることにより、ステータのコア間のスロットを最小限の放熱通路を残して各コアへ装着することができる。従って、コイル占有率を高めてモータ効率を向上でき、モータの小型化、軽量化及び製造コストの低減を図ることができる。また、同様に発電機等の回転機器や他の電気機器に使用することによって、その電気機器の小型化、軽量化及び製造コストの低減を図ることもできる。
【００５９】
なお、本発明は上記第１実施の形態及び第２実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、積層される１ターン角形コイルは７個に限定されることなく他の複数に設定することができる。また、各１ターン角形コイルは、図１０に示すように各コイル断片４２Ａ〜４２Ｅをそれぞれ挟むことなく接合して構成することもできる。
【００６０】
更に、角形コイルを構成する複数の１ターン角形コイルのうち、巻き始めの１ターン角形コイル及び／または巻き終わりの１ターン角形コイルは、例えば図１１に示すように４つのコイル断片４３Ａ〜４３Ｄで形成して、コイル断片４３Ｄとコイル断片４３Ｃとの間に切欠部４４を形成するように構成することもできる。このようにすれば、１ターン角形コイルを構成するコイル断片を一つ削減でき、それに伴って溶接工数も削減できるので、更なるコストダウンが期待できる。
【００６１】
また、１ターン角形コイルは長方形状に限らず、使用する電気機器に応じて正四角形状に形成したり、１ターン角形コイルの外周部の４つの角部を円弧状に加工したりすることもできる。さらにまた、コイル断片は、帯状の導電性平板を所望の長さに切断して形成する場合に限らず、比較的広い表面積を有する導電性平板をシャーリング加工したり、プレス加工したり、或いは切削加工等の機械加工により形成することもできる。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、導電性平板を機械加工して短冊状の複数のコイル断片を形成し、そのコイル断片の端部を突き合わせてビーム溶接して、それぞれ始端及び終端を形成する切欠部の位置が異なる複数の１ターン角形コイルを形成して、これら複数の１ターン角形コイルを、各切欠部の位置を順次ずらして積層しながら隣接する互いの１ターン角形コイルの終端と始端とを重ね合わせて溶接して螺旋状に接合することにより、エッジワイス巻きの角形コイルからなる電気機器用コイルを製造するので、従来のような１ターン角形コイル同士のショートを生じることなく、互いのコイル断片及び互いの１ターン角形コイルを容易かつ確実に接合でき、コイル間隔の狭い高品質の電気機器用コイルを生産性良く、簡単かつ安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態を説明するための順次の工程を示す図である。
【図２】第１実施の形態におけるコイル断片形成工程で形成するコイル断片を示す斜視図である。
【図３】同じく、１ターン角形コイル形成工程で形成する１ターン角形コイルを示す斜視図である。
【図４】同じく、接合工程で形成する角形コイルの一例を示す斜視図である。
【図５】図４のＡ矢視図である。
【図６】本発明の第２実施の形態におけるコイル断片形成工程で形成するコイル断片を示す斜視図である。
【図７】同じく、１ターン角形コイル形成工程で形成する１ターン角形コイルを示す斜視図である。
【図８】同じく、接合工程で形成する角形コイルの一例を示す斜視図である。
【図９】図８のＢ矢視図である。
【図１０】本発明における１ターン角形コイルの変形例を示す図である。
【図１１】同じく、１ターン角形コイルの変形例を示す図である。
【図１２】従来のモータ用コイルの製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
Ｉ        コイル断片形成工程
ＩＩ      １ターン角形コイル形成工程
ＩＩＩ    接合工程
１、１−１〜１−７        １ターン角形コイル
１Ａ〜１Ｅ                コイル断片
１Ａａ、１Ａｂ、１Ｂａ、１Ｂｂ、１Ｃａ、１Ｃｂ、１Ｄａ、１Ｅａ  端部
２Ａ、２Ａ−１〜２Ａ−７  始端
２Ｂ、２Ｂ−１〜２Ｂ−７  終端
３、３−１〜３−７        切欠部
４        接合手段
１１      角形コイル（電気機器用コイル）
２１、２１−１〜２１−７    １ターン角形コイル
２１Ａ〜２１Ｅ              コイル断片
２２Ａ、２２Ａ−１〜２２Ａ−７  始端
２２Ｂ、２２Ｂ−１〜２２Ｂ−７  終端
２３、２３−１〜２３−７    切欠部
２４      接合手段
３１      角形コイル（電気機器用コイル）
４２Ａ〜４２Ｅ    コイル断片
４３Ａ〜４３Ｄ    コイル断片
４４      切欠部
【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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