(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に複数のスロットを有する固定子コアに装着され、前記スロットに設置される周方向で波状をなす複数の各相巻線が巻回されて形成されると共に、前記各相巻線が、周方向の異なる前記スロットに設置されているスロット収容部と、前記スロットの外部で前記スロット収容部同士を接続しているターン部と、一方の端部と他方の端部との間に位置し巻装方向が反転する前記スロット収容部よりなる折り返し部とを有する回転電機のコイル組立体を製造する方法であって、
直線状のコイル線材を矩形波状に折り曲げて複数の前記スロット収容部と前記ターン部とを形成する折り曲げ工程と、
前記複数のスロット収容部のうち折り返し予定部分をその軸線周りに１８０度ねじるねじり工程と、
前記折り曲げ工程及び前記ねじり工程によって得られた複数の成形コイル線材について前記各ターン部同士を交差させて編み込む編込み工程と、
前記編込み工程によって得られたコイル編込み体について、前記複数の成形コイル線材の前記各折り返し予定部分を中心として一方側の編込み済み部分を他方側の編込み済み部分に対して相対的に折り返す折り返し工程と
を有することを特徴とする回転電機のコイル組立体製造方法。
【請求項２】
前記折り曲げ工程は、前記折り返し予定部分に対して一方側に位置する部分に折り曲げ加工を施す第１折り曲げ工程と、前記折り返し予定部分に対して他方側に位置する部分に折り曲げ加工を施す第２折り曲げ工程とからなり、
前記ねじり工程は、前記第１折り曲げ工程と前記第２折り曲げ工程との間に行われることを特徴とする請求項１に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
【請求項３】
前記折り返し工程よりも前に前記コイル線材の前記各ターン部を階段状に成形する階段状コイルエンド成形工程を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
【請求項４】
周方向に複数のスロットを有する固定子コアに装着され、前記スロットに設置される周方向で波状をなす複数の各相巻線が巻回されて形成されると共に、前記各相巻線が、周方向の異なる前記スロットに設置されているスロット収容部と、前記スロットの外部で前記スロット収容部同士を接続しているターン部と、一方の端部と他方の端部との間に位置し巻装方向が反転する前記スロット収容部よりなる折り返し部とを有する回転電機のコイル組立体を製造する方法であって、
直線状のコイル線材を、折り返し予定部分の両端部を除き、矩形波状に折り曲げて複数の前記スロット収容部と前記ターン部とを形成する折り曲げ工程と、
前記折り曲げ工程によって得られた複数の成形コイル線材を編み込む編込み工程と、
前記編込み工程によって得られたコイル編込み体について、前記各成形コイル線材における前記各折り返し予定部分を、その両端部において隣り合う前記スロット収容部側へそれぞれ直角に折り曲げる折り返し曲げ工程と
を有することを特徴とする回転電機のコイル組立体製造方法。
【請求項５】
前記コイル線材の前記各スロット収容部の両端部に、隣り合う前記各スロット収容部同士が互いに遠ざかる方向へ屈曲するように屈曲部を形成する屈曲部成形工程を有し、
前記編込み工程は、前記屈曲部が形成された一対の成形コイル線材の一端側にて一対の前記ターン部同士を交差させると共に前記各成形コイル線材の各軸線のなす角度が所定範囲となるように前記各成形コイル線材の他端側を保持した状態で、一対の前記成形コイル線材のうちの少なくともいずれか一方を回転させて一対の前記成形コイル線材の前記各ターン部同士を順次交差させるものであって、
前記編込み工程によって得られたコイル編込み体に対して、前記各スロット収容部に形成された前記各屈曲部を直線状に変形させる加工を施すことにより、隣り合う前記スロット収容部同士が互いに近づくように変形させる縮め工程を有することを特徴とする請求項４に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
【請求項６】
前記折り返し曲げ工程よりも前に前記コイル線材の前記各ターン部を階段状に成形する階段状コイルエンド成形工程を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のコイル組立体製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機および発電機を兼ねているか、あるいは電動機または発電機として専用に使用される回転電機として、特許文献１、２に開示されるものが公知である。特許文献１、２ともに、略Ｕ字状に形成された所謂セグメント導体(Segment Conductor；ＳＣ)を固定子コアのスロットに設置し、セグメント導体の開放端部を電気的に接続して固定子巻線を形成している。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の回転電機では、セグメント導体のターン部の中央をねじって周方向に異なるスロットにセグメント導体を設置しているので、固定子コアの軸方向両端側に突出する固定子巻線の部分（以下、固定コアから軸方向に突出している固定子巻線の部分を「コイルエンド」という。）の高さが高く、固定子コアから固定子巻線が大きく突出するという問題がある。
【０００４】
これに対し、特許文献２では、セグメント導体のターン部の略中央部にねじりを伴わないクランク形状部を形成して平坦にすることにより、コイルエンドの高さを低くしようとしている。
【特許文献１】特開平１１−２８５２１６号公報
【特許文献２】特開２００３−１８７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載の回転電機において、セグメント導体が設置されているスロットの間隔と、セグメント導体の太さとがそれぞれ同じであれば、コイルエンドでセグメント導体が形成する三角形の底辺と底角の大きさは等しいのでコイルエンドの高さを低くすることには限界がある。
【０００６】
そこで、平角線のコイルエンド形状を階段状に成形することで、コイルの幅分を積み重ねた高さとし、更にコイルを連続線によって形成することにより、固定子コア裏面のコイル接合を無くして、コイルエンド高さを最低にすることが考えられる。
【０００７】
ここで、コイルを連続線によって形成する場合、コイルの折り返しが必要となるが、単に折り返しただけではコイルが変形するという問題が生じる。また、コイルを折り返した状態ではコイル同士の干渉によってコイルエンドの階段状成形を行うことが困難である。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、コイルの変形が少なく且つ効率的に製造可能な回転電機のコイル組立体製造方法を提供することを解決すべき課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するのに適した各手段について、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。
【００１０】
１．周方向に複数のスロットを有する固定子コアに装着され、前記スロットに設置される周方向で波状をなす複数の各相巻線が巻回されて形成されると共に、前記各相巻線が、周方向の異なる前記スロットに設置されているスロット収容部と、前記スロットの外部で前記スロット収容部同士を接続しているターン部と、一方の端部と他方の端部との間に位置し巻装方向が反転する前記スロット収容部よりなる折り返し部とを有する回転電機のコイル組立体を製造する方法であって、
直線状のコイル線材を矩形波状に折り曲げて複数の前記スロット収容部と前記ターン部とを形成する折り曲げ工程と、
前記複数のスロット収容部のうち折り返し予定部分をその軸線周りに１８０度ねじるねじり工程と、
前記折り曲げ工程及び前記ねじり工程によって得られた複数の成形コイル線材について前記各ターン部同士を交差させて編み込む編込み工程と、
前記編込み工程によって得られたコイル編込み体について、前記複数の成形コイル線材の前記各折り返し予定部分を中心として一方側の編込み済み部分を他方側の編込み済み部分に対して相対的に折り返す折り返し工程と
を有することを特徴とする回転電機のコイル組立体製造方法。
【００１１】
手段１によれば、折り曲げ工程では、直線状のコイル線材を矩形波状に折り曲げて複数のスロット収容部とターン部とを形成する。また、ねじり工程では、複数のスロット収容部のうち折り返し予定部分をその軸線周りに１８０度ねじる。続いて、編込み工程では、折り曲げ工程及びねじり工程によって得られた複数の成形コイル線材について各ターン部同士を交差させて編み込む。そして、折り返し工程では、編込み工程によって得られたコイル編込み体について、複数の成形コイル線材の各折り返し予定部分を中心として一方側の編込み済み部分を他方側の編込み済み部分に対して相対的に折り返す。このとき、各折り返し予定部分が、ねじり工程において予め１８０度のねじりが加えられているため、各折り返し予定部分を中心として一方側の編込み済み部分を他方側の編込み済み部分へ相対的に折り返すことによってねじれが解消され、コイル形状を変形させることなく両側の編込み済み部分を重ね合わせることができる。
【００１２】
従って、周方向の異なるスロットに設置されているスロット収容部と、スロットの外部でスロット収容部同士を接続しているターン部と、一方の端部と他方の端部との間に位置し巻装方向が反転するスロット収容部よりなる折り返し部とを有する複数の各相巻線が巻回されて形成される回転電機のコイル組立体を、コイル形状の変形を抑制しつつ確実に製造することができる。
【００１３】
２．前記折り曲げ工程は、前記折り返し予定部分に対して一方側に位置する部分に折り曲げ加工を施す第１折り曲げ工程と、前記折り返し予定部分に対して他方側に位置する部分に折り曲げ加工を施す第２折り曲げ工程とからなり、
前記ねじり工程は、前記第１折り曲げ工程と前記第２折り曲げ工程との間に行われることを特徴とする手段１に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
【００１４】
手段２によれば、まず、第１折り曲げ工程で、折り返し予定部分に対して一方側に位置する部分に折り曲げ加工を施す。次に、ねじり工程では、複数のスロット収容部のうち折り返し予定部分をその軸線周りに１８０度ねじる。そして、第２折り曲げ工程では、折り返し予定部分に対して他方側に位置する部分に折り曲げ加工を施す。従って、１８０度のねじりが加えられた折り返し予定部分を有する成形コイル線材を効率的に且つ確実に得ることができる。
【００１５】
３．前記折り返し工程よりも前に前記コイル線材の前記各ターン部を階段状に成形する階段状コイルエンド成形工程を有することを特徴とする手段１又は２に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
【００１６】
手段３によれば、階段状コイルエンド成形工程では、コイル線材の各ターン部を階段状のコイルエンド形状に成形するので、編込み工程で複数の成形コイル線材について各ターン部同士を交差させて編み込むことによって緊密に組み合わせられる。従って、コイルエンドの軸方向突出長を最小限に抑えることができる。また、折り返し曲げ工程よりも前に階段状コイルエンド成形工程が行われるので、コイル線材同士が干渉することなく各ターン部を容易に階段状のコイルエンド形状に成形することができる。
【００１７】
４．周方向に複数のスロットを有する固定子コアに装着され、前記スロットに設置される周方向で波状をなす複数の各相巻線が巻回されて形成されると共に、前記各相巻線が、周方向の異なる前記スロットに設置されているスロット収容部と、前記スロットの外部で前記スロット収容部同士を接続しているターン部と、一方の端部と他方の端部との間に位置し巻装方向が反転する前記スロット収容部よりなる折り返し部とを有する回転電機のコイル組立体を製造する方法であって、
直線状のコイル線材を、折り返し予定部分の両端部を除き、矩形波状に折り曲げて複数の前記スロット収容部と前記ターン部とを形成する折り曲げ工程と、
前記折り曲げ工程によって得られた複数の成形コイル線材を編み込む編込み工程と、
前記編込み工程によって得られたコイル編込み体について、前記各成形コイル線材における前記各折り返し予定部分を、その両端部において隣り合う前記スロット収容部側へそれぞれ直角に折り曲げる折り返し曲げ工程と
を有することを特徴とする回転電機のコイル組立体製造方法。
【００１８】
手段４によれば、折り曲げ工程では、直線状のコイル線材を、折り返し予定部分の両端部を除き、矩形波状に折り曲げて複数のスロット収容部とターン部とを形成する。次に、編込み工程では、折り曲げ工程によって得られた複数の成形コイル線材を編み込む。そして、折り返し曲げ工程では、編込み工程によって得られたコイル編込み体について、各成形コイル線材における各折り返し予定部分を、その両端部において隣り合うスロット収容部側へそれぞれ直角に折り曲げる。これにより、コイル形状を変形させることなく、複数の成形コイル線材の各折り返し予定部分を中心として両側の編込み済み部分を重ね合わせることができる。
【００１９】
従って、周方向の異なるスロットに設置されているスロット収容部と、スロットの外部でスロット収容部同士を接続しているターン部と、一方の端部と他方の端部との間に位置し巻装方向が反転するスロット収容部よりなる折り返し部とを有する複数の各相巻線が巻回されて形成される回転電機のコイル組立体を、コイル形状の変形を抑制しつつ確実に製造することができる。
【００２０】
５．前記コイル線材の前記各スロット収容部の両端部に、隣り合う前記各スロット収容部同士が互いに遠ざかる方向へ屈曲するように屈曲部を形成する屈曲部成形工程を有し、
前記編込み工程は、前記屈曲部が形成された一対の成形コイル線材の一端側にて一対の前記ターン部同士を交差させると共に前記各成形コイル線材の各軸線のなす角度が所定範囲となるように前記各成形コイル線材の他端側を保持した状態で、一対の前記成形コイル線材のうちの少なくともいずれか一方を回転させて一対の前記成形コイル線材の前記各ターン部同士を順次交差させるものであって、
前記編込み工程によって得られたコイル編込み体に対して、前記各スロット収容部に形成された前記各屈曲部を直線状に変形させる加工を施すことにより、隣り合う前記スロット収容部同士が互いに近づくように変形させる縮め工程を有することを特徴とする手段４に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
【００２１】
手段５によれば、屈曲部成形工程は、コイル線材の各スロット収容部の両端部に、隣り合う各スロット収容部同士が互いに遠ざかる方向へ屈曲するように屈曲部を形成し、編込み工程は、屈曲部が形成された一対の成形コイル線材の一端側にて一対のターン部同士を交差させると共に各成形コイル線材の各軸線のなす角度が所定範囲となるように各成形コイル線材の他端側を保持した状態で、一対の成形コイル線材のうちの少なくともいずれか一方を回転させて一対の成形コイル線材の各ターン部同士を順次交差させる。そして、縮め工程では、編込み工程によって得られたコイル編込み体に対して、各スロット収容部に形成された各屈曲部を直線状に変形させる加工を施すことにより、隣り合うスロット収容部同士が互いに近づくように変形させる。
【００２２】
従って、屈曲部成形工程においてコイル線材の各スロット収容部の両端部に、隣り合うスロット収容部同士が互いに遠ざかる方向へ屈曲するように屈曲部を形成するようにしているため、編込み工程において、成形コイル線材のターン部同士が干渉することなく編込みを行うことができる。特に、編込みを行う成形コイル線材の本数が多い場合には、隣り合うスロット収容部同士の間隔幅が狭くなるので、ターン部同士の干渉を有利に回避することができる。これにより、各成形コイル線材の各軸線のなす角度を小さく設定することが可能となり、成形コイル線材の編込み時に生じる変形を少なくすることができる。
【００２３】
また、編込み工程で使用する回転装置として、小型の装置を使用可能となるので、製造装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。さらに、成形コイル線材の回転動作を小さくすることが可能となるので、容易に高速回転させることができ、編込みの高速化を実現することが可能となる。
【００２４】
６．前記折り返し曲げ工程よりも前に前記コイル線材の前記各ターン部を階段状のコイルエンド形状に成形する階段状コイルエンド成形工程を有することを特徴とする手段４又は５に記載の回転電機のコイル組立体製造方法。
【００２５】
手段６によれば、階段状コイルエンド成形工程では、コイル線材の各ターン部を階段状のコイルエンド形状に成形するので、編込み工程で複数の成形コイル線材について各ターン部同士を交差させて編み込むことによって緊密に組み合わせられる。従って、コイルエンドの軸方向突出長を最小限に抑えることができる。また、折り返し曲げ工程よりも前に階段状コイルエンド成形工程が行われるので、コイル線材同士が干渉することなく各ターン部を容易に階段状のコイルエンド形状に成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の回転電機のコイル組立体の製造方法を具体化した各実施形態について説明する。まず、本発明の方法によって製造されるコイルが適用される回転電機の一実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。図１は、本発明の一実施形態の回転電機１の構成を示す断面図である。
【００２７】
本実施形態の回転電機１は、略有底筒状の一対のハウジング部材１００，１０１とが開口部同士で接合されてなるハウジング１０と、ハウジング１０に軸受け１１０，１１１を介して回転自在に支承される回転軸２０に固定された回転子２と、ハウジング１０の内部で回転子２を包囲する位置でハウジング１０に固定された固定子３と、を備えている。
【００２８】
回転子２は、永久磁石により周方向に交互に異なる磁極を、固定子３の内周側と向き合う外周側に複数形成している。回転子２の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではない。本実施形態においては、８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）の回転子が用いられている。
【００２９】
固定子３は、図２に示したように、固定子コア３０と、複数の各相巻線から形成される三相のコイル４と、固定子コア３０とコイル４との間に配された絶縁紙５と、を備えた構成を有している。
【００３０】
固定子コア３０は、図３に示したように、内周に複数のスロット３１が形成された円環状を有している。複数のスロット３１は、その深さ方向が径方向と一致するように形成されている。固定子コア３０に形成されたスロット３１の数は、回転子２の磁極数に対し、コイル４の一相あたり２個の割合で形成されている。すなわち、８×３×２＝４８個のスロット３１が形成されている。
【００３１】
固定子コア３０は、図４に示した分割コア３２を２４個、周方向に配設して形成されている。分割コア３２は、ひとつのスロット３１を区画するとともに、周方向で隣接する分割コア３２との間でひとつのスロットを区画する形状（径方向内方に伸びるティース部３２０と、ティース部３２０が形成されるバックコア部３２１）に形成されている。
【００３２】
固定子コア３０（を構成する分割コア３２）は、０．３ｍｍの厚さの電磁鋼板４１０枚を積層させて形成されている。なお、積層された電磁鋼板の間には、絶縁薄膜が配置されている。なお、固定子コア３０は、この電磁鋼板の積層体からだけでなく、従来公知の金属薄板および絶縁薄膜を用いて形成してもよい。
【００３３】
コイル４は、複数の巻線４０を所定の巻回方法で巻回してなる。コイル４を構成する巻線４０は、図５（Ａ）に示したように、銅製の導体４１と、導体４１の外周を覆い導体４１を絶縁する内層４２０及び外層４２１からなる絶縁皮膜４２とから形成されている。内層４２０および外層４２１を合わせた絶縁皮膜４２の厚みは、１００μｍ〜２００μｍの間に設定されている。このように、内層４２０および外層４２１からなる絶縁皮膜４２の厚みが厚いので、巻線４０同士を絶縁するために巻線４０同士の間に絶縁紙等を挟み込んで絶縁する必要がなくなっているが、図２に示したように、線材同士を絶縁するために絶縁紙５を配してもよい。
【００３４】
さらに、コイル４の巻線４０は、図５（Ｂ）に示したように、内層４２０および外層４２１からなる絶縁皮膜４２の外周をエポキシ樹脂等からなる融着材４８で被覆してもよい。これにより、回転電機に発生する熱により融着材４８は絶縁皮膜４２よりも早く溶融するので、同じスロット３１に設置されている複数の巻線４０同士が融着材４８同士により熱接着する。その結果、同じスロット３１に設置されている複数の巻線４０が一体化し巻線４０同士が鋼体化することで、スロット３１の巻線４０の機械的強度が向上する。
【００３５】
コイル４は、図６に示したように、三相巻線（Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２）により形成されている。より具体的には、Ｕ１相を形成する巻線４４０ａとＵ２相を形成する巻線４４０ｂが直列接続され、Ｕ２相を形成する巻線４４０ｃとＵ１相を形成する巻線４４０ｄが直列接続され、巻線４４０ａ、４４０ｂ、と巻線４４０ｃ、４４０ｄとが並列接続されてＵ相巻線が形成されている。Ｖ相およびＷ相も同様に巻線が形成されている。
【００３６】
コイル４は、図７に示したように、複数の巻線４０を所定の形状に巻回してなる。コイル４を構成する巻線４０は、固定子コア３０の内周側で周方向にそって波巻きされている。そして、固定子コア３０に形成されたスロット３１に収容される直線状のスロット収容部４３と、隣り合ったスロット収容部４３同士を接続するターン部４４と、を備えている。スロット収容部４３は、所定のスロット数（本実施形態では３相×２個＝６個）ごとのスロット３１に収容されている。ターン部４４は、固定子コア３０の軸方向の端面から突出して形成されている。
【００３７】
そして、コイル４は、複数の巻線４０を一方の端部が固定子コア３０の軸方向の端面から突出した状態で、周方向に沿って波状に巻装して形成されている。コイル４のＵ相は、周方向に沿って波状に巻装されたＵ１相を形成する巻線４４０ａとＵ２相を形成する巻線４４０ｂを他方の端部同士で接続され、Ｕ２相を形成する巻線４４０ｃとＵ１相を形成する４４０ｄを他方の端部同士で接続されている。巻線４４０ａと巻線４４０ｄは、同一スロット３１にスロット収容部４３が収容され、巻線４４０ｂと巻線４４０ｃは他の同一スロット３１にスロット収容部４３が収容される。このとき、巻線４４０ａのスロット収容部４３と、巻線４４０ｄのスロット収容部４３は、スロット３１の深さ方向で交互にスロット収容部４３が位置するように設置されている。巻線４４０ｂのスロット収容部４３と巻線４４０ｃのスロット収容部４３は、スロット深さ方向で交互にスロット収容部４３が位置するように設置されている。そして、巻線４４０ａ，４４０ｂの接合部４５は、巻線４０の巻装される方向が反転するスロット収容部４３よりなる折り返し部４６に形成されている。
【００３８】
コイル４においては、巻線４４０ａ，巻線４４０ｂを接続して形成された接続体と巻線４４０ｃ、巻線４４０ｄを接続して形成された接続体２個を並列につないで１相をなしている。この２本の巻線４０を接続して形成された接続体を６組用いて３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）×２個（倍スロット）のコイル４を形成している。つまり、コイル４は、２本の巻線４０ａ，４０ｂ×３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）×２個（倍スロット）＝１２本の巻線４０を用いて形成されている。
【００３９】
本実施形態においては、２本の巻線４０を接続して形成された接続体は、周方向で４周巻回してコイル４を形成している。すなわち、コイル４は、２本の巻線４０を接続して形成された接続体が径方向で４層重なった構成となっている。つまり、ひとつのスロット３１内に４層×２本＝８本のスロット収容部４３が配置されている。２本の巻線４０を接合して形成された接続体を巻回したコイル４は、接合体の端部が最外周層側に位置し、二本の巻線４０の接合部が最内周層側に位置するように、接続体を巻回している。
【００４０】
コイル４において、ターン部４４は固定子コア３０の軸方向両側にそれぞれ形成されている。ターン部４４の略中央部は、ねじりを伴わないクランク状をなすように成形されている。ターン部４４のクランク形状は、固定子コア３０の周方向でクランク形状をなすように形成されている。このターン部４４のクランク形状によるずれ量は、巻線４０の略幅分である。これにより、径方向に隣接している巻線４０のターン部４４同士が干渉しなくなり、ターン部４４を密に巻回できる。その結果、コイル４の固定子コア３０の端面から突出したコイルエンドの径方向の幅が小さくなるので、コイル４を形成した巻線４０が径方向外側に張り出すことが防止できる。
【００４１】
また、スロット３１から固定子コア３０の外に突出するターン部４４は、固定子コア３０の軸方向の端面から階段状に形成されている。ターン部４４が階段状のコイルエンド形状に形成されたことで、巻線４０の階段状のターン部４４が周方向に隣り合うスロットから突出する巻線４０と干渉することを防止できる。これにより、周方向に隣り合うスロットから突出する巻線４０同士が互いに干渉することを避けるために、コイル４の固定子コア３０の端面から突出したコイルエンドの高さが高くなったり、あるいはコイルエンドの径方向の幅が大きくなったりすることを防止できる。その結果、コイルエンドの高さが低くなる。さらに、コイルエンドの径方向の幅が小さくなるので、コイル４が径方向外側に張り出すことを防止できる。
【００４２】
階段状のターン部４４は、４段の階段状に形成されている。そして、４段の階段状のターン部４４の一段の高さは、巻線４０の略幅（高さ）分である。これにより、軸方向でターン部４４が重なり合ったときに、すき間を生じることなくターン部４４同士を重ね合わせることができ、ターン部４４を密に巻回できる。
【００４３】
階段状のターン部４４は、その最も高い部分（階段状の頂上部）が、クランク状に形成されている。したがって、巻線４０のターン部４４は、クランク部を挟んで両側を階段状に形成している。
【００４４】
コイル４は、ターン部４４が固定子コア３０から突出したコイルエンドの高さの範囲内で、コイル４を構成する各巻線４０の接合体の端部が径方向外方に向かって突出している。そして、各巻線４０の接合体の端部であって、中性点側の端部は、他方の端部よりも高い位置で径方向外方に突出している。
【００４５】
次に、本実施形態におけるコイル４を構成する巻線４０の巻回状態を図８〜１３を用いてより具体的に説明する。
【００４６】
本実施形態のコイル４は、それぞれ二組の三相巻線（Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２）により形成されている。図８に、三相巻線のそれぞれの結線の状態を示した。図８におけるスロット番号は、Ｕ１相をなす巻線４０の中性点側の端部に最も近接したスロット収容部４３が収容されるスロット３１を１番とし、以後、巻線４０が巻回される周方向にそって２番、３番‥と便宜的につけた番号である。また、図９に、図８のＵ相（Ｕ１，Ｕ２）をなす巻線４０のみの結線の状態を示した。なお、図８〜９において、上下方向に直線状に形成された部分がスロット収容部４３に相当し、上方側および下方側の傾斜した部分がターン部４４に相当する。
【００４７】
本実施形態のコイル４の展開図を図１０に示した。図１０に示したように、コイル４は巻線４４０ａと４４０ｃの端部を接続して中性点側とするとともに、巻線４４０ｂと巻線４４０ｄの端部を接続して相端子側としている。コイル４は、２組の巻線４０ａ，４０ｂを端部同士で接続して形成された接続体を各相（Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２）ごとに、６組用いて形成されている。２本の巻線４０ａ，４０ｂのそれぞれは、中性点側の端部および相端子側の端部とは反対の端部がつながった１本の銅線である。また２本の巻線４０ａ、４０ｂのそれぞれは、中性点側の端部および相端子側の端部とは反対の端部同士を溶接して接合してもよい。
【００４８】
各相の結線方法は同様であり、コイル４の巻線４０の巻回の仕方をＵ相を用いて結線方法を説明する。Ｕ相における巻線４０の結線の状態を図１１に示した。  図１１（ａ）は巻線４４０ａ、４４０ｂの結線状態、図１１（ｂ）は巻線４４０ｃ、４４０ｄの結線状態を示す。また、各巻線４４０ａ、４４０ｂのスロット３１内の深さ方向での位置とターン部４４の位置との関係を図１２に示し、巻線４４０ｃ、４４０ｄのスロット３１内の深さ方向での位置とターン部４４の位置との関係を図１３に示した。
【００４９】
巻線４４０ａ、４４０ｂの結線状態を図１１（ａ）及び図１２を用いて説明する。Ｕ相をなす巻線４０が収容されるスロット３１は、回転子２が８極であり、固定子コア３０に１６個（４４０ａ−１、４４０ａ−２、・・・、４４０ａ−８、４４０ｂ−１、４４０ｂ−２、・・・、４４０ｂ−８）が形成されている。スロット３１には８本のスロット収容部４３が深さ方向に重なって収容される。スロット３１の深さ方向でスロット収容部４３が収容される位置を、開口部から深さ方向に進むにつれて、８番、７番、６、…１番と呼ぶ。
【００５０】
巻線４４０ａ、４４０ｂは直列接続されており、巻線４４０ａ−１の端部が中性点に接続され、巻線４４０ｂ−１の端部が巻線４４０ｄと接続されてＵ相端子に接続される。
【００５１】
巻線４４０ａは、中性点に最も近いスロット収容部４３となる、スロット４４０ａ−１の１番に収容される。巻線４４０ｂは巻線４４０ｂの端部に最も近いスロット収容部４３となる、スロット４４０ｂ−１の１番に収容される。
【００５２】
巻線４４０ａのスロット４４０ａ−１に収容されたスロット収容部４３にターン部４４を介して接続されたスロット収容部４３（次のスロット収容部４３）は、固定子コア３０の軸方向で中性点に接続される端部が突出した側（以下、上方側）に背向した端部側（以下、下方側）のターン部４４Ｉ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−２の２番に収容される。このように、ターン部４４Ｉ（下）は、スロット４４０ａ−１の１番とスロット４４０ａ−２の２番とを固定子コア３０の下方側で接続する。
【００５３】
スロット４４０ａ−２に収容された巻線４４０ａの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ａ−３の１番に収容される。このようにターン部４４ＩＩ（上）は、スロット４４０ａ−２の２番とスロット４４０ａ−３の１番とを固定子コア３０の上方側で接続する。スロット４４０ａ−３に収容された巻線４４０ａの次のスロット収容部４３はターン部４４ＩＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−４の２番に収容される。
【００５４】
このように、ターン部４４ＩＩＩ（下）は、スロット４４０ａ−３の１番とスロット４４０ａ−４の２番とを固定子コア３０の下方側で接続する。
【００５５】
巻線４４０ｂのスロット４４０ｂ−１に収容されたスロット収容部４３にターン部４４を介して接続されたスロット収容部４３（次のスロット収容部４３）は、固定子コア３０の軸方向でＵ相に接続される端部が突出した側（以下、上方側）に背向した端部側（以下、下方側）のターン部４４ＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−２の２番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩ（下）は、スロット４４０ｂ−１の１番とスロット４４０ｂ−２の２番とを固定子コア３０の下方側で接続する。
【００５６】
スロット４４０ｂ−２に収容された巻線４４０ｂの次のスロット収容部４３はターン部４４ＩＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ｂ−３の１番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩＩ（上）は、スロット４４０ｂ−２の２番とスロット４４０ｂ−３の１番とを固定子コア３０の上方側で接続する。
【００５７】
スロット４４０ｂ−３に収容された巻線４４０ｂの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＶ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−４の２番に収容される。このように、ターン部４４ＩＶ（下）は、スロット４４０ｂ−３の１番とスロット４４０ｂ−４の２番とを固定子コア３０の下方側で接続する。
【００５８】
このように、２本の巻線４４０ａ、４４０ｂは、固定子コア３０の上方側に位置するターン部４４ＩＩ（上）〜４４ＶＩＩ（上）が隣接するスロット収容部４３の２番と１番とを、下方側に位置するターン部４４Ｉ（下）〜４４ＶＩＩＩ（下）が隣接するスロット収容部４３の１番と２番とを、接続する。この接続方法で周方向に１周して、スロット４４０ａ−１からスロット４４０ａ−８、スロット４４０ｂ−１からスロット４４０ｂ−８まで２本の巻線４４０ａ、４４０ｂのスロット収容部４３が設置される。スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８では、２番目に巻線４４０ａのスロット収容部４３が収容される。
【００５９】
そして、スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８の２番目にスロット収容部４３が収容された巻線４４０ａ、４４０ｂの次のスロット収容部４３は、スロット４４０ａ−１、４４０ｂ−１の３番に収容される。このように、ターン部４４ＶＩＩＩ（上）、４４Ｉ（上）は、スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８の２番とスロット４４０ａ−１、４４０ｂ−１の３番とを固定子コア３０の上方側で接続する。つまり、周方向で１周したら、径内方向に、接続体が巻回して１層分内径側にずれている。
【００６０】
スロット４４０ａ−１の３番に接続された巻線４４０ａはターン部４４Ｉ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−２の４番に収容される。このように、ターン部４４Ｉ（下）は、スロット４４０ａ−１の３番とスロット４４０ａ−２の４番とを固定子コア３０の下方側で接続する。
【００６１】
スロット４４０ａ−２に収容された巻線４４０ａの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ａ−３の３番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩ（上）は、スロット４４０ａ−２の４番とスロット４４０ａ−３の３番とを固定子コア３０の上方側で接続する。
【００６２】
スロット４４０ａ−３に収容された巻４４０ａの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−４の４番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩＩ（下）は、スロット４４０ａ−３の３番とスロット４４０ａ−４の４番とを固定子コア３０の下方側で接続する。
【００６３】
スロット４４０ｂ−１の３番に接続された巻線４４０ｂはターン部４４ＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−２の４番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩ（下）は、スロット４４０ｂ−１の３番とスロット４４０ｂ−２の４番とを固定子コア３０の下方側で接続する。
【００６４】
スロット４４０ｂ−２に収容された巻線４４０ｂの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ｂ−３の３番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩＩ（上）は、スロット４４０ｂ−２の４番とスロット４４０ｂ−３の３番とを固定子コア３０の上方側で接続する。
【００６５】
スロット４４０ｂ−３に収容された巻線４４０ｂの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＶ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−４の４番に収容される。このように、ターン部４４ＩＶ（下）は、スロット４４０ｂ−３の３番とスロット４４０ｂ−４の２番とを固定子コア３０の下方側で接続する。
【００６６】
このように、２本の巻線４４０ａ、４４０ｂは、固定子コア３０の上方側に位置するターン部４４ＩＩ（上）〜４４ＶＩＩ（上）が隣接するスロット収容部４３の３番と４番とを、下方側に位置するターン部４４Ｉ（下）〜４４ＶＩＩＩ（下）が隣接するスロット収容部４３の３番と４番とを、接続する。この接続方法で周方向に１周して、スロット４４０ａ−１からスロット４４０ａ−８、スロット４４０ｂ−１からスロット４４０ｂ−８まで２本の巻線４４０ａ、４４０ｂのスロット収容部４３が設置される。スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８では、４番目に巻線４４０ａのスロット収容部４３が収容される。
【００６７】
そして、スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８の４番目にスロット収容部４３が収容された巻線４４０ａ、４４０ｂの次のスロット収容部４３は、スロット４４０ａ−１、４４０ｂ−１の５番に収容される。このように、ターン部４４ＶＩＩＩ（上）、４４Ｉ（上）は、スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８の４番とスロット４４０ａ−１、４４０ｂ−１の５番とを固定子コア３０の上方側で接続する。つまり、周方向で１周したら、径内方向に、接続体が巻回して１層分内径側にずれている。
【００６８】
スロット４４０ａ−１の５番に接続された巻線４４０ａはターン部４４Ｉ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−２の６番に収容される。このように、ターン部４４Ｉ（下）は、スロット４４０ａ−１の５番とスロット４４０ａ−２の６番とを固定子コア３０の下方側で接続する。
【００６９】
スロット４４０ａ−２に収容された巻線４４０ａの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ａ−３の５番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩ（上）は、スロット４４０ａ−２の６番とスロット４４０ａ−３の５番とを固定子コア３０の上方側で接続する。
【００７０】
スロット４４０ａ−３に収容された巻４４０ａの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−４の６番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩＩ（下）は、スロット４４０ａ−３の５番とスロット４４０ａ−４の６番とを固定子コア３０の下方側で接続する。
【００７１】
スロット４４０ｂ−１の５番に接続された巻線４４０ｂはターン部４４ＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−２の６番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩ（下）は、スロット４４０ｂ−１の５番とスロット４４０ｂ−２の６番とを固定子コア３０の下方側で接続する。
【００７２】
スロット４４０ｂ−２に収容された巻線４４０ｂの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ｂ−３の５番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩＩ（上）は、スロット４４０ｂ−２の６番とスロット４４０ｂ−３の５番とを固定子コア３０の上方側で接続する。
【００７３】
スロット４４０ｂ−３に収容された巻線４４０ｂの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＶ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−４の６番に収容される。このように、ターン部４４ＩＶ（下）は、スロット４４０ｂ−３の５番とスロット４４０ｂ−４の６番とを固定子コア３０の下方側で接続する。
【００７４】
このように、２本の巻線４４０ａ、４４０ｂは、固定子コア３０の上方側に位置するターン部４４ＩＩ（上）〜４４ＶＩＩ（上）が隣接するスロット収容部４３の５番と６番とを、下方側に位置するターン部４４Ｉ（下）〜４４ＶＩＩＩ（下）が隣接するスロット収容部４３の５番と６番とを接続する。この接続方法で周方向に１周して、スロット４４０ａ−１からスロット４４０ａ−８、スロット４４０ｂ−１からスロット４４０ｂ−８まで２本の巻線４４０ａ、４４０ｂのスロット収容部４３が設置される。スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８では、６番目に巻線４４０ａのスロット収容部４３が収容される。
【００７５】
そして、スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８の６番目にスロット収容部４３が収容された巻線４４０ａ、４４０ｂの次のスロット収容部４３は、スロット４４０ａ−１、４４０ｂ−１の７番に収容される。このように、ターン部４４ＶＩＩＩ（上）、４４Ｉ（上）は、スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８の６番とスロット４４０ａ−１、４４０ｂ−１の７番とを固定子コア３０の上方側で接続する。つまり、周方向で１周したら、径内方向に、接合体が巻回して１層分内径側にずれている。
【００７６】
スロット４４０ａ−１の７番に接続された巻線４４０ａはターン部４４Ｉ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−２の８番に収容される。このように、ターン部４４Ｉ（下）は、スロット４４０ａ−１の７番とスロット４４０ａ−２の８番とを固定子コア３０の下方側で接続する。
【００７７】
スロット４４０ａ−２に収容された巻線４４０ａの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ａ−３の７番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩ（上）は、スロット４４０ａ−２の８番とスロット４４０ａ−３の７番とを固定子コア３０の上方側で接続する。
【００７８】
スロット４４０ａ−３に収容された巻４４０ａの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−４の８番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩＩ（下）は、スロット４４０ａ−３の７番とスロット４４０ａ−４の８番とを固定子コア３０の下方側で接続する。
【００７９】
スロット４４０ｂ−１の７番に接続された巻線４４０ｂはターン部４４ＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−２の８番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩ（下）は、スロット４４０ｂ−１の７番とスロット４４０ｂ−２の８番とを固定子コア３０の下方側で接続する。
【００８０】
スロット４４０ｂ−２に収容された巻線４４０ｂの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ｂ−３の７番に収容される。このように、ターン部４４ＩＩＩ（上）は、スロット４４０ｂ−２の８番とスロット４４０ｂ−３の７番とを固定子コア３０の上方側で接続する。
【００８１】
スロット４４０ｂ−３に収容された巻線４４０ｂの次のスロット収容部４３は、ターン部４４ＩＶ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−４の８番に収容される。このように、ターン部４４ＩＶ（下）は、スロット４４０ｂ−３の７番とスロット４４０ｂ−４の８番とを固定子コア３０の下方側で接続する。
【００８２】
このように、２本の巻線４４０ａ、４４０ｂは、固定子コア３０の上方側に位置するターン部４４ＩＩ（上）〜４４ＶＩＩ（上）が隣接するスロット収容部４３の７番と８番とを、下方側に位置するターン部４４Ｉ（下）〜４４ＶＩＩＩ（下）が隣接するスロット収容部４３の７番と８番とを接続する。この接続方法で周方向に１周して、スロット４４０ａ−１からスロット４４０ａ−８、スロット４４０ｂ−１からスロット４４０ｂ−８まで２本の巻線４４０ａ、４４０ｂのスロット収容部４３が設置される。スロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８では、８番目に巻線４４０ａのスロット収容部４３が収容される。
【００８３】
そして、このスロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８の８番目に収容されたスロット収容部４３が接続される。
【００８４】
このスロット４４０ａ−８、４４０ｂ−８の８番目に収容されたスロット収容部４３が折り返し部４６を形成している。このように、二本の巻線４０ａ，４０ｂの接続体が固定子コア３０に巻装される。
【００８５】
次に、巻線４４０ｃ、４４０ｄの結線状態は、図１１（ｂ）及び図１３に示したとおりであり、巻線４４０ａ、４４０ｂと同様に結線しているため詳細な説明は省略する。
【００８６】
コイル４は、このＵ１相と同様にして、６組の接合体がＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２の各相をなすにように巻回されている。
【００８７】
なお、図１４〜１５に示したように、ターン部４４ＶＩＩＩ（上）−４層目は、スロット４４０ａ−８とスロット４４０ｂ−８とを固定子コア３０の上方側で接続していることから、このターン部４４ＶＩＩＩ（上）−４層目と周方向での位置が同じ位置にある各層のターン部４４ＶＩＩＩ（上）は、径方向外方に向かってコイルエンドがずれた形状に変形されている。これにより、スロット４４０ａ−８とスロット４４０ｂ−８とを接続するターン部ＶＩＩＩ（上）−４層目が、他のターン部ＶＩＩＩ（上）と干渉を生じなくなり、コイルエンドが粗大化しなくなっている。また、図１５に示したように、コイル４の回転子２と対向する内周面から径方向内方に巻線４０が突出しなくなった。
【００８８】
次に、本発明の第一の実施形態におけるコイル４の製造方法について、図１６乃至図２３を参照しつつ説明する。図１６は、本実施形態におけるコイル４の製造方法の流れを示すフローチャートである。
【００８９】
本実施形態におけるコイル４の製造方法では、図１６に示すように、第１折り曲げ工程Ｓ１と、ねじり工程Ｓ２と、第２折り曲げ工程Ｓ３と、階段状コイルエンド成形工程Ｓ４と、編込み工程Ｓ５と、折り返し工程Ｓ６と、巻回工程Ｓ７とを順次行う。ここで、図１７は、第１折り曲げ工程Ｓ１を示す説明図である。図１８は、ねじり工程Ｓ２を示す説明図である。図１９は、第２折り曲げ工程Ｓ３を示す説明図である。図２０は、階段状コイルエンド成形工程Ｓ４を示す説明図である。図２１は、編込み工程Ｓ５終了後の状態を示す説明図である。図２２は、折り返し工程Ｓ６終了後の状態を示す説明図である。
【００９０】
第１折り曲げ工程Ｓ１では、図１７に示すように、成形用治具Ｔ１を用いて直線状のコイル線材４０Ｐ（加工前の巻線４０）の一端側から折り返し予定部分４６ａの一端４６ｂまで同一平面内で順次直角に折り曲げて、直線状のスロット収容部４３と、スロット収容部４３に対して直角をなす直線状のターン部４４とを交互に連続的に成形する。
【００９１】
ねじり工程Ｓ２では、図１８に示すように、スロット収容部４３のうち最終的に折り返し部４６となる折り返し予定部分４６ａの一端４６ｂ近傍を固定治具Ｔ２で把持固定すると共に、他端４６ｃ近傍を他の固定治具Ｔ３で把持固定した状態で軸線周りに折り返し方向へ１８０°回転させる。これにより、折り返し予定部分４６ａにねじりが与えられる。
【００９２】
第２折り曲げ工程Ｓ３では、図１９に示すように、成形用治具Ｔ１を用いてコイル線材４０Ｐの折り返し予定部分４６ａの他端４６ｃから他端までを同一平面内で順次直角に折り曲げて、直線状のスロット収容部４３と、スロット収容部４３に対して直角をなす直線状のターン部４４とを交互に連続的に成形する。
【００９３】
続いて、階段状コイルエンド成形工程Ｓ４を行う。階段状コイルエンド成形工程Ｓ４では、図２０に示すように、コイル線材４０Ｐにおける直線状のターン部４４を成形型Ｔ４により階段状に成形して階段状コイルエンドを形成する。
【００９４】
そして、６本の直線状のコイル線材４０Ｐについて、それぞれ第１折り曲げ工程Ｓ１〜階段状コイルエンド成形工程Ｓ４までを順次行うことにより、６本の成形コイル線材４０Ｑを作製する。
【００９５】
次に、編込み工程Ｓ５では、図２１に示すように、一対の成形コイル線材４０Ｑの一端側にて一対のターン部４４同士を交差させると共に各成形コイル線材４０Ｑの各軸線のなす角度（以下、「編込み角度」という。）θが所定範囲となるように各成形コイル線材４０Ｑの他端側を保持する。この状態で、例えば、一対の成形コイル線材４０Ｑを各軸線周りに同一方向へそれぞれ回転させると、一対の成形コイル線材４０Ｑの各ターン部４４同士が一端側から他端側に向かって順次交差していくことによって編込みが行われる。その後、同様の方法で編込みを行い、合計６本の成形コイル線材４０Ｑが編み込まれた図２２に示すコイル編込み体４０Ｒが得られる。
【００９６】
続いて、コイル編込み体４０Ｒに対して折り返し工程Ｓ６を行う。折り返し工程Ｓ６では、図２２に示すように、コイル編込み体４０Ｒを構成する６本の成形コイル線材４０Ｑを、各々の折り返し予定部分４６ａを中心として他端側の編み込み済み部分（図２２に示すコイル編込み体４０Ｒの右半分）を一端側へ１８０°折り返して一端側の編み込み済み部分（図２２に示すコイル編込み体４０Ｒの左半分）へ重ね合わせる。この時、折り返し予定部分４６ａは、予めねじり工程Ｓ２で折り返し方向に１８０度のねじりが加えられているので、折り返し工程Ｓ６で同一方向に折り返されることによって、折り返し予定部分４６ａのねじりが解消され、コイル形状を変形させることなく両側の編み込み済み部分を重ね合わせることができる。折り返し工程Ｓ６の結果、合計１２本の成形コイル線材４０Ｑが編み込まれた図２３に示すコイル編込み体４０Ｓが得られる。
【００９７】
そして、巻回工程Ｓ７でコイル編込み体４０Ｓ全体をドーナツ状に連続して巻回し、成形することによって、図７に示すようなコイル４（本発明における回転電機のコイル組立体）が完成する。
【００９８】
以上詳述したことから明らかなように、本実施形態におけるコイル４の製造方法は、直線状のコイル線材４０Ｐを矩形波状に折り曲げて複数のスロット収容部４３とターン部４４とを形成する第１と第２の折り曲げ工程Ｓ１，Ｓ３と、複数のスロット収容部４３のうち折り返し予定部分４６ａをその軸線周りに１８０度ねじるねじり工程Ｓ２と、折り曲げ工程Ｓ１，Ｓ３及びねじり工程Ｓ２によって得られた複数の成形コイル線材４０Ｑについて各ターン部４４同士を交差させて編み込む編込み工程Ｓ５と、編込み工程Ｓ５によって得られたコイル編込み体４０Ｒについて複数の成形コイル線材４０Ｑの各折り返し予定部分４６ａを中心として一方側の編込み済み部分を他方側の編込み済み部分に対して相対的に折り返す折り返し工程Ｓ６と、折り返し工程Ｓ６で得られたコイル編込み体４０Ｓをドーナツ状に巻回して成形する巻回工程Ｓ７とを有する。
【００９９】
従って、周方向の異なるスロット３１に設置されているスロット収容部４３と、スロット３１の外部でスロット収容部４３同士を接続しているターン部４４と、一方の端部と他方の端部との間に位置し巻装方向が反転するスロット収容部４３よりなる折り返し部４６とを有する複数の各相巻線４０が巻回されて形成されるコイル４を、コイル形状の変形を抑制しつつ確実に製造することができる。
【０１００】
また、折り曲げ工程は、折り返し予定部分４６ａに対して一方側（図１７〜１９で左半分）に位置する部分に折り曲げ加工を施す第１折り曲げ工程Ｓ１と、折り返し予定部分４６ａに対して他方側に位置する部分（図１７〜１９で右半分）に折り曲げ加工を施す第２折り曲げ工程Ｓ３とからなり、ねじり工程Ｓ２は、第１折り曲げ工程Ｓ１と第２折り曲げ工程Ｓ３との間に行われる。
【０１０１】
従って、１８０度のねじりが加えられた折り返し予定部分４６ａを有する成形コイル線材４０Ｑを効率的に且つ確実に得ることができる。
【０１０２】
また、折り返し工程Ｓ６よりも前にコイル線材４０Ｐの各ターン部４４を階段状のコイルエンド形状に成形する階段状コイルエンド成形工程Ｓ４を有する。階段状コイルエンド成形工程Ｓ４では、コイル線材４０Ｐの各ターン部４４を階段状のコイルエンド形状に成形するので、編込み工程Ｓ５で複数の成形コイル線材４０Ｑについて各ターン部４４同士を交差させて編み込むことによって緊密に組み合わせられる。従って、コイルエンドの軸方向突出長を最小限に抑えることができる。また、折り返し工程よりも前に階段状コイルエンド成形工程Ｓ４が行われるので、コイル線材４０Ｐ同士が干渉することなく各ターン部４４を容易に階段状のコイルエンド形状に成形することができる。
【０１０３】
次に、本発明の第二の実施形態におけるコイル４の製造方法について、図２４乃至図２９を参照しつつ説明する。図２４は、本実施形態におけるコイル４の製造方法の流れを示すフローチャートである。
【０１０４】
本実施形態におけるコイル４の製造方法では、図２４に示すように、折り曲げ工程Ｓ１１と、階段状コイルエンド成形工程Ｓ１２と、編込み工程Ｓ１３と、折り返し曲げ工程Ｓ１４と、巻回工程Ｓ１５とを順次行う。ここで、図２５は、折り曲げ工程Ｓ１１を示す説明図である。図２６は、階段状コイルエンド成形工程Ｓ１２を示す説明図である。図２７は、編込み工程Ｓ１３を示す説明図である。図２８は、６本の成形コイル線材４０Ｑ’が編み込まれたコイル編込み体４０Ｒ’を示す図である。図２９は、折り返し工程Ｓ１４を示す説明図であり、（ａ）は折り返し予定部分４６ａの他端部４６ｃを同一平面内で反時計回りに９０°折り曲げた状態を、（ｂ）は一端部４６ｂを反時計回りに９０°折り曲げた状態をそれぞれ示している。
【０１０５】
折り曲げ工程Ｓ１１では、図２５に示すように、成形用治具Ｔ１を用いて直線状のコイル線材４０Ｐを一端から他端まで同一平面内で順次直角に折り曲げて、直線状のスロット収容部４３と、スロット収容部４３に対して直角をなす直線状のターン部４４とを交互に連続的に成形する。但し、折り返し予定部分４６ａの両端４６ｂ，４６ｃの２箇所では直角曲げを行わない。
【０１０６】
続いて、階段状コイルエンド成形工程Ｓ１２を行う。階段状コイルエンド成形工程Ｓ１２では、図２６に示すように、直線状のターン部４４を成形型Ｔ５により成形して階段状コイルエンドを形成する。
【０１０７】
次に、編込み工程Ｓ１３では、図２７に示すように、一対の成形コイル線材４０Ｑ’の一端側にて一対のターン部４４同士を交差させると共に各成形コイル線材４０Ｑ’の各軸線のなす編込み角度θが所定範囲となるように各成形コイル線材４０Ｑ’の他端側を保持する。この状態で、例えば、一対の成形コイル線材４０Ｑ’を各軸線周りに同一方向へそれぞれ回転させると、一対の成形コイル線材４０Ｑ’の各ターン部４４同士が一端側から他端側に向かって順次交差していくことによって編込みが行われる。その後、同様の方法で編込みを行い、合計６本の成形コイル線材４０Ｑ’が編み込まれた図２８に示すコイル編込み体４０Ｒ’が得られる。
【０１０８】
続いて、コイル編込み体４６Ｒ’に対して折り返し曲げ工程Ｓ１４を行う。折り返し曲げ工程Ｓ１４では、まず、図２９（ａ）に示すように、編込まれた６本の成形コイル線材４０Ｑ’における折り返し予定部分４６ａの他端４６ｃを同一平面内で隣接するスロット収容部４３側（図２９で反時計回り）に直角に折り曲げる。続いて、図２９（ｂ）に示すように、６本の成形コイル線材４０Ｑ’における折り返し予定部分４６ａの一端４６ｂを同一平面内で隣接するスロット収容部４３側（図２９で反時計回り）に直角に折り曲げる。折り返し曲げ工程Ｓ１４の結果、合計１２本の成形コイル線材４０Ｑ’が編み込まれた図２９（ｂ）に示すコイル編込み体４０Ｒ’が得られる。
【０１０９】
そして、巻回工程Ｓ１５でコイル編込み体４０Ｒ’全体をドーナツ状に巻回して成形することによって、図７に示すようなコイル４（本発明における回転電機のコイル組立体）が完成する。
【０１１０】
以上詳述したことから明らかなように、本実施形態におけるコイル４の製造方法は、直線状のコイル線材４０Ｐを、折り返し予定部分４６ａの両端４６ｂ、４６ｃを除き、矩形波状に折り曲げて複数のスロット収容部４３とターン部４４とを形成する折り曲げ工程Ｓ１１と、折り曲げ工程Ｓ１１によって得られた複数の成形コイル線材４０Ｑ’を編み込む編込み工程Ｓ１２と、編込み工程Ｓ１２によって得られたコイル編込み体４０Ｒ’について各成形コイル線材４０Ｑ’における各折り返し予定部分４６ａをその両端４６ｂ、４６ｃにおいて隣り合うスロット収容部４３側へそれぞれ直角に折り曲げる折り返し曲げ工程Ｓ１３とを有している。これにより、コイル形状を変形させることなく、複数の成形コイル線材４０Ｐの各折り返し予定部分４６ａを中心として両側の編込み済み部分を重ね合わせることができる。従って、上述した構成を有するコイル４（回転電機のコイル組立体）を、コイル形状の変形を抑制しつつ確実に製造することができる。
【０１１１】
次に、第三の実施形態におけるコイル４の製造方法について、図３０乃至図３６を参照しつつ説明する。図３０は、本実施形態におけるコイル４の製造方法の流れを示すフローチャートである。
【０１１２】
本実施形態におけるコイル４の製造方法では、図３０に示すように、折り曲げ工程Ｓ２１と、階段状コイルエンド・屈曲部成形工程Ｓ２２と、編込み工程Ｓ２３と、折り返し曲げ工程Ｓ２４と、縮め工程Ｓ２５と、巻回工程Ｓ２６とを順次行う。ここで、図３１は、階段状コイルエンド成形工程Ｓ２２を示す説明図である。図３２は、編込み工程Ｓ２３を示す説明図である。図３３は、６本の成形コイル線材４０Ｑ”が編み込まれたコイル編込み体４０Ｒ”を示す図である。図３４は、折り返し曲げ工程Ｓ３４を示す説明図である。
【０１１３】
まず、直線状のコイル線材４０Ｐについて折り曲げ工程Ｓ２１を行う。尚、折り曲げ工程Ｓ２１は、上記第二の実施形態の折り曲げ工程Ｓ１１と同様であるので、説明を省略する。
【０１１４】
続いて、階段状コイルエンド・屈曲部成形工程Ｓ２２を行う。階段状コイルエンド成形工程Ｓ２２では、図３１に示すように、直線状のターン部４４を成形型Ｔ６により階段状に成形して階段状コイルエンドを形成する。また、同時に、各スロット収容部４３の両端には屈曲部４３Ｋを形成する。
【０１１５】
屈曲部４３Ｋは、隣り合うスロット収容部４３同士が互いに遠ざかる方向へ屈曲するように形成されている。即ち、一つのターン部４４で一端部同士が接続された隣り合うスロット収容部４３において、スロット収容部４３の他端側が開くように屈曲部４３Ｋが形成されている。なお、隣り合うスロット収容部４３の開き角度αは４０度とされている。各屈曲部４３Ｋは、各スロット収容部４３と各ターン部４４が交差する角部の交差角度が変化しないように、角部から離間した位置に形成されている。
【０１１６】
また、各スロット収容部４３の一端側に形成される各屈曲部４３Ｋの屈曲角度と他端側に形成される各屈曲部４３Ｋの屈曲角度は同じにされている。これにより、各スロット収容部４３の両端部に形成された各屈曲部４３Ｋの外側にある直線状部分が略平行になるため、成形コイル線材４０Ｑ”の軸線が湾曲することなく直線状態となっている。なお、各スロット収容部４３は、隣り合うスロット収容部４３同士の間隔幅よりも長くされている。また、奇数番目のターン部４４と偶数番目のターン部４４は、軸線周りの１８０度位相がずれた位置に交互に設けられている。
【０１１７】
次に、編込み工程Ｓ２３では、図３２に示すように、一対の成形コイル線材４０Ｑ”の一端側にて一対のターン部４４同士を交差させると共に各成形コイル線材４０Ｑ”の各軸線のなす編込み角度θが所定範囲（本実施形態では約２５度に設定）となるように各成形コイル線材４０Ｑ”の他端側を保持する。この状態で、例えば、一対の成形コイル線材４０Ｑ”を各軸線周りに同一方向へそれぞれ回転させると、一対の成形コイル線材４０Ｑ”の各ターン部４４同士が一端側から他端側に向かって順次交差していくことによって編込みが行われる。その後、同様の方法で編込みを行い、合計６本の成形コイル線材４０Ｑ”が編み込まれた図３３に示すコイル編込み体４０Ｒ”が得られる。
【０１１８】
続いて、コイル編込み体４０Ｒ”に対して折り返し曲げ工程Ｓ２４を行う。まず、図３４（ａ）に示すように、編込まれた６本の成形コイル線材４０Ｑ”における折り返し予定部分４６ａの一端４６ｂを同一平面内で隣接するスロット収容部４３側（図３３で反時計回り）に直角に折り曲げる。続いて、図３４（ｂ）に示すように、６本の成形コイル線材４０Ｑ”における折り返し予定部分４６ａの他端４６ｃを同一平面内で隣接するスロット収容部４３側（図３３で反時計回り）に直角に折り曲げる。折り返し曲げ工程Ｓ２４の結果、合計１２本の成形コイル線材４０Ｑ”が編み込まれた図３４（ｂ）に示すコイル編込み体４０Ｓ”が得られる。
【０１１９】
そして、次の縮め工程Ｓ２５では、図３５に示すように、折り返し曲げ工程Ｓ２４終了後のコイル編込み体４０Ｓ”に対して、各スロット収容部４３両端の各屈曲部４３Ｋが形成されている部位を、それぞれクランプするように２つのコイルホルダＣＨ１、ＣＨ２を設置し、コイルホルダＣＨ１を作動させるにより各屈曲部４３Ｋを直線状に変形させる加工を施す。この場合、図３５において、コイル編込み体４０Ｓ”の最も左端に位置する第１ターン部群の箇所は固定されている。そして、コイルホルダＣＨ１、ＣＨ２が作動すると、各屈曲部４３Ｋが直線状に変形することにより、隣り合うスロット収容部同士が互いに近づくように変形する。
【０１２０】
これにより、左端から２番目のターン部群Ａ、３番目のターン部群Ｂ、４番目のターン部群Ｃが図３５の左方向へ同時に移動する。この時、ターン部群Ａの移動量を１とすると、ターン部群Ｂの移動量は２となり、ターン部群Ｃの移動量は３となる。その結果、図３６に示すような直線状に変形して略平行となったスロット収容部４３を有する所定のコイル編込み体４０Ｔ”が得られる。
【０１２１】
そして、巻回工程Ｓ２６でコイル編込み体４０Ｔ”全体をドーナツ状に巻回して成形することによって図７に示すようなコイル４（本発明における回転電機のコイル組立体）が完成する。
【０１２２】
以上詳述したことから明らかなように、本実施形態によれば、階段状コイルエンド・屈曲部成形工程Ｓ２２は、コイル線材４０Ｐの各スロット収容部４３の両端部に、隣り合う各スロット収容部４３同士が互いに遠ざかる方向へ屈曲するように屈曲部４３Ｋを形成し、編込み工程Ｓ２３は、屈曲部４３Ｋが形成された一対の成形コイル線材の一端側にて一対のターン部４４同士を交差させると共に各成形コイル線材４０Ｑ”の各軸線のなす角度が所定範囲となるように各成形コイル線材の他端側を保持した状態で、一対の成形コイル線材４０Ｑ”のうちの少なくともいずれか一方を回転させて一対の成形コイル線材４０Ｑ”の各ターン部４４同士を順次交差させる。そして、縮め工程Ｓ２５では、編込み工程Ｓ２３及び折り返し曲げ工程Ｓ２４によって得られたコイル編込み体４０Ｓ”に対して、各スロット収容部４３に形成された各屈曲部４３Ｋを直線状に変形させる加工を施すことにより、隣り合うスロット収容部４３同士が互いに近づくように変形させる。
【０１２３】
従って、階段状コイルエンド・屈曲部成形工程Ｓ２２においてコイル線材４０Ｐの各スロット収容部４３の両端部に、隣り合うスロット収容部４３同士が互いに遠ざかる方向へ屈曲するように屈曲部４３Ｋを形成するようにしているため、編込み工程Ｓ２３において、成形コイル線材のターン部４４同士が干渉することなく編込みを行うことができる。特に、編込みを行う成形コイル線材４０Ｑ”の本数が多い場合には、隣り合うスロット収容部４３同士の間隔幅が狭くなるので、ターン部４４同士の干渉を有利に回避することができる。これにより、各成形コイル線材４０Ｑ”の各軸線のなす角度θを小さく設定することが可能となり、成形コイル線材４０Ｑ”の編込み時に生じる変形を少なくすることができる。
【０１２４】
また、編込み工程Ｓ２３で使用する回転装置として、小型の装置を使用可能となるので、製造装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。さらに、成形コイル線材の回転動作を小さくすることが可能となるので、容易に高速回転させることができ、編込みの高速化を実現することが可能となる。
【０１２５】
特に、本実施形態では、階段状コイルエンド・屈曲部成形工程Ｓ２２において、各スロット収容部４３の両端部に各屈曲部４３Ｋを形成する際に、隣り合うスロット収容部４３の開き角度αが、編込み工程Ｓ２３において設定される編込み角度θよりも大きくなるようにしている。そのため、開き角度αを大きくすることによって、編込み角度θをより小さく設定することが可能となるので、成形コイル線材４０Ｑ”の編込み時に生じる変形を有利に抑えることができる。
【０１２６】
なお、上記編込み工程Ｓ２３において編込みを行った成形コイル線材４０Ｑ”を用いて、成形コイル線材４０Ｑ”の開き角度αとターン部４４同士の干渉が発生しない編込み角度θとの関係を調べたところ、図３７に示す結果が得られた。開き角度αが０度の時（図３８参照。第二の実施形態における成形コイル線材４０Ｑ’と同一。）には、ターン部４４同士の干渉が発生しない編込み角度θは５０度であった。また、開き角度αが２５度の時（図３９参照。）には、ターン部４４同士の干渉が発生しない編込み角度θは２５度であった。また、上記実施形態のように、開き角度αが４０度の時（図３２参照。）には、ターン部４４同士の干渉が発生しない編込み角度θは１５度であった。また、開き角度αが６０度の時（図４０参照。）には、ターン部４４同士の干渉が発生しない編込み角度θは１０度であった。
【０１２７】
以上のことから、開き角度αが大きいほど編込み角度θを小さくできることが解る。よって、開き角度αに対する編込み角度θの比が１以下となる範囲が好ましい範囲と考えられる。
【０１２８】
尚、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能であることは云うまでもない。
【０１２９】
例えば、上記第１の実施形態では、第１折り曲げ工程Ｓ１と第２折り曲げ工程Ｓ３との間にねじり工程Ｓ２を行う例を示したが、予め、第１折り曲げ工程Ｓ１の前にねじり工程Ｓ２を行い、第１折り曲げ工程Ｓ１と第２折り曲げ工程Ｓ３を続けて行うようにしてもよい。
【０１３０】
また、上記第３の実施形態では、階段状コイルエンド・屈曲部成形工程Ｓ２２において、ターン部４４の階段形状（階段状コイルエンド）の成形と屈曲部４３Ｋとの成形を同時に行うようにしたが、これらを別個の工程で行うようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明は、周方向の異なるスロットに設置されているスロット収容部と、スロットの外部でスロット収容部同士を接続しているターン部と、一方の端部と他方の端部との間に位置し巻装方向が反転するスロット収容部よりなる折り返し部とを有する複数の各相巻線が巻回されて形成される回転電機のコイル組立体の製造に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の一実施形態の回転電機の構成を示す断面図である。
【図２】回転電機の固定子の斜視図である。
【図３】回転電機の固定子コアを示した図である。
【図４】回転電機の固定子コアを構成するコア分割体を示した図である。
【図５】回転電機のコイルを構成する各相巻線の構成を示す断面図である。
【図６】回転電機のコイルの結線を示した図である。
【図７】回転電機のコイルの斜視図である。
【図８】回転電機のコイルの結線を示した図である。
【図９】回転電機のコイルのＵ相の結線を示した図である。
【図１０】回転電機のコイルを形成する固定子巻線の成形体を示した図である。
【図１１】回転電機のコイルにおけるＵ相の結線状態を示した図である。
【図１２】回転電機のＵ相の巻線のスロットへの収容位置を示した図である。
【図１３】回転電機のＵ相の巻線のスロットへの収容位置を示した別の図である。
【図１４】回転電機の固定子の径方向外方を通るターン部を示した図である。
【図１５】回転電機のコイルの上面図である。
【図１６】第一の実施形態におけるコイルの製造方法の流れを示すフローチャートである。
【図１７】第一の実施形態における第１折り曲げ工程を示す説明図である。
【図１８】第一の実施形態におけるねじり工程を示す説明図である。
【図１９】第一の実施形態における第２折り曲げ工程を示す説明図である。
【図２０】第一の実施形態における階段状コイルエンド成形工程を示す説明図である。
【図２１】第一の実施形態における編込み工程を示す説明図である。
【図２２】第一の実施形態における折り返し工程を示す説明図である。
【図２３】第一の実施形態における１２本の成形コイル線材が編み込まれた編み込み体を示す図である。
【図２４】第二の実施形態におけるコイルの製造方法の流れを示すフローチャートである。
【図２５】第二の実施形態における折り曲げ工程を示す説明図である。
【図２６】第二の実施形態における階段状コイルエンド成形工程を示す説明図である。
【図２７】第二の実施形態における編込み工程を示す説明図である。
【図２８】第二の実施形態における６本の成形コイル線材が編み込まれたコイル編込み体を示す図である。
【図２９】第二の実施形態における折り返し曲げ工程を示す説明図である。
【図３０】第三の実施形態におけるコイルの製造方法の流れを示すフローチャートである。
【図３１】第三の実施形態における階段状コイルエンド成形工程を示す説明図である。
【図３２】第三の実施形態における編込み工程を示す説明図である。
【図３３】第三の実施形態における６本の成形コイル線材が編み込まれたコイル編込み体を示す図である。
【図３４】第三の実施形態における折り返し曲げ工程を示す説明図である。
【図３５】第三の実施形態におけるコイル縮め工程を示す説明図であり、（Ａ）は左側面図であり、（Ｂ）は正面図である。
【図３６】第三の実施形態におけるコイル縮め工程終了後のコイルの一部を示す正面図である。
【図３７】開き角度αと編込み角度θの関係を示すグラフである。
【図３８】開き角度αを０度とした場合の説明図である。
【図３９】開き角度αを２５度とした場合の説明図である。
【図４０】開き角度αを６０度とした場合の説明図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１    回転電機
４    コイル（コイル組立体）
３０    固定子コア
３１    スロット
４０    巻線
４０Ｐ  コイル線材
４０Ｑ、４０Ｑ’、４０Ｑ”  成形コイル線材
４０Ｒ、４０Ｒ’、４０Ｒ”  コイル編込み体（６本）
４０Ｓ、４０Ｓ’、４０Ｓ”  コイル編込み体（１２本）
４０Ｔ”コイル編込み体（１２本）
４３    スロット収容部
４３Ｋ  屈曲部
４４    ターン部
４６    折り返し部
４６ａ  折り返し予定部分
４６ｂ  折り返し予定部分の一端
４６ｃ  折り返し予定部分の他端
α      成形コイル線材の開き角度
【図１】
0005167939.tif 000002
【図２】
0005167939.tif 000003
【図３】
0005167939.tif 000004
【図４】
0005167939.tif 000005
【図５】
0005167939.tif 000006
【図６】
0005167939.tif 000007
【図７】
0005167939.tif 000008
【図８】
0005167939.tif 000009
【図９】
0005167939.tif 000010
【図１０】
0005167939.tif 000011
【図１１】
0005167939.tif 000012
【図１２】
0005167939.tif 000013
【図１３】
0005167939.tif 000014
【図１４】
0005167939.tif 000015
【図１５】
0005167939.tif 000016
【図１６】
0005167939.tif 000017
【図１７】
0005167939.tif 000018
【図１８】
0005167939.tif 000019
【図１９】
0005167939.tif 000020
【図２０】
0005167939.tif 000021
【図２１】
0005167939.tif 000022
【図２２】
0005167939.tif 000023
【図２３】
0005167939.tif 000024
【図２４】
0005167939.tif 000025
【図２５】
0005167939.tif 000026
【図２６】
0005167939.tif 000027
【図２７】
0005167939.tif 000028
【図２８】
0005167939.tif 000029
【図２９】
0005167939.tif 000030
【図３０】
0005167939.tif 000031
【図３１】
0005167939.tif 000032
【図３２】
0005167939.tif 000033
【図３３】
0005167939.tif 000034
【図３４】
0005167939.tif 000035
【図３５】
0005167939.tif 000036
【図３６】
0005167939.tif 000037
【図３７】
0005167939.tif 000038
【図３８】
0005167939.tif 000039
【図３９】
0005167939.tif 000040
【図４０】
0005167939.tif 000041