(57)【要約】      （修正有）【課題】先に取付けたコイルを変形することなく、後のコイルを取付けることができ、コイル巻取り作業の自動化及びサイクルタイムの向上、並びにコイル巻取り品質の向上に寄与できるステータの製造方法及び製造装置を提供すること。【解決手段】ステータの製造方法は、複数個の予備コイルの前端を長手方向にスロットピッチづつズラして、該前端を拘束する一組の組コイルを形成する組コイル形成工程と、組コイルを芯金４の周方向に等間隔で配置し、組コイルの前端を起点に放射状に開いて芯金４にセットしてから、組コイルを前端側から芯金４に同時に巻取る組コイル巻取り工程と、を備える。【選択図】図５
2012222903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアと、前記ステータコアのスロット内に挿入した波巻きコイルとを有するステータであって、平角導線がつづら折状に曲げ成形された予備コイルを芯金に巻取り、巻取ったコイルを前記波巻きコイルとして前記スロット内に挿入するステータの製造方法において、
複数個の前記予備コイルの前端を長手方向にスロットピッチづつズラして、該前端を拘束する一組の組コイルを形成する組コイル形成工程と、
前記組コイルを前記芯金の周方向に等間隔で配置し、前記組コイルの前端を起点に放射状に開いて前記芯金にセットしてから、前記組コイルを前端側から前記芯金に同時に巻取る組コイル巻取り工程と、
を備えることを特徴とするステータの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたステータの製造方法において、
前記組コイル形成工程は、前記芯金に装着するアダプタが前記予備コイルの前端を把持して組コイルを形成することを特徴とするステータの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載されたステータの製造方法において、
前記組コイル巻取り工程は、前記予備コイルの隙間に立設するコイル押え部材が前記予備コイルを前記芯金の周方向に曲げ成形することを特徴とするステータの製造方法。
【請求項４】
ステータコアと、前記ステータコアのスロット内に挿入した波巻きコイルとを有するステータであって、平角導線がつづら折状に曲げ成形された予備コイルを芯金に巻取り、巻取ったコイルを前記波巻きコイルとして前記スロット内に挿入するステータの製造装置において、
複数個の前記予備コイルの前端を長手方向にスロットピッチづつズラして、該前端を拘束する一組の組コイルを形成する組コイル形成手段と、
前記組コイルを前記芯金の周方向に等間隔で配置し、前記組コイルの前端を起点に放射状に開いて前記芯金にセットしてから、前記組コイルを前端側から前記芯金に同時に巻取る組コイル巻取り手段と、
を備えることを特徴とするステータの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に使用する波巻きコイルを巻回したステータの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動機及び発電機等として使用される回転電機は、小型化、高出力化が求められている。特に、車両に搭載される駆動用回転電機は、地球環境及び搭載スペース上の課題から小型化、高出力化の要求は厳しい。そのため、占積率が高く、多くの電流を流せる平角導線をコイルに用いる傾向にある。
しかしながら、平角導線を回転電機のステータに波巻きコイルとして用いる場合、スロットに挿入されるスロット内導線部間を繋ぐ渡り導線部をつづら折り状に曲げ成形して、予備コイルを作製する必要がある。また、渡り導線部は、隣接する他相の渡り導線部と交差する箇所の空間スペースを少なくするため、軸方向に階段状に成形した構造を採用する場合がある。この場合、平角導線を複雑に曲げ成形するため、予備コイルの段階で成形箇所が加工硬化しやすい。加工硬化して剛性の高い予備コイルをそのままステータコアやコイル巻取り用の芯金に巻き取ると、捩じれやスプリングバック等が生じて巻取り作業性が悪いばかりでなく、巻取り後のコイル寸法精度や外観品質にも影響する。
そこで、コイルの渡り導線部を予めステータコアの内周面や芯金の外周面に近似した円弧形状に成形してから、ステータコアに挿入したり、コイル巻取り用の芯金に巻き取る方法が特許文献１及び特許文献２に開示されている。
【０００３】
特許文献１の方法は、各スロット内に配置されるスロットと平行な複数の直線部（スロット内導線部に相当）と、隣合う各直線部の一端部同士と他端部同士とを交互に連続させる複数の連続部（渡り導線部に相当）を有し、全体を略円筒状に成形した断面矩形の平角線（予備コイルに相当）であって、各直線部を一端側が径方向内方に向かう方向に径方向に沿って傾斜させるとともに、一端側の各連続部を曲げて、平角線の軸方向一端部の外接円の直径をステータコアの内径よりも小さくした平角線を装着した挿入治具をステータコア内に軸方向から挿入する方法である。この方法によれば、挿入治具を軸方向一端側に移動させることにより、各直線部を径方向外方に押して各直線部の傾斜を戻すとともに各連続部の曲げを伸ばしてスロット内に配置できる利点がある。
【０００４】
特許文献２の方法は、並列した複数の直状部（スロット内導線部に相当）が複数のターン部（渡り導線部に相当）で連結され、ターン部が階段状に曲げ成形された成形体（予備コイルに相当）を、スロットピッチづつズラして複数個並べて組み込んだ組み込み体を芯部材（芯金に相当）に送り込む搬送途中で、組み込み体のターン部を芯部材に対する巻き取り半径とほぼ同じ曲げＲ形状に塑性変形させる方法である。この方法によれば、ターン部が階段状に曲成された組み込み体であっても芯部材に確実に巻き取ることができ、巻き取り体の直状積層部における整列精度やピッチ精度を向上させるとともにターン部の階段部における整列精度を向上させる利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３９７１８号公報
【特許文献２】特開２００９−２８４７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された技術には、以下の問題がある。
まず、各直線部を一端側が径方向内方に向かう方向に径方向に沿って傾斜させると共に、一端側の各連続部を曲げてからステータコアに挿入し、挿入してから各直線部の傾斜を戻すとともに各連続部の曲げを伸ばす成形を伴うことから、繰り返し曲げによる寸法精度がバラつきやすいという精度上の問題がある。また、挿入治具に複雑な形状をした予備コイルを装着する作業が必要となり、作業の自動化やサイクルタイムアップが難しい。
【０００７】
また、特許文献２に開示された技術は、組み込み体を芯部材（芯金に相当）に送り込む搬送途中で、組み込み体のターン部を芯部材に対する巻き取り半径とほぼ同じ曲げＲ形状に塑性変形させるので、コイル巻取り装置全体が大きくなり、広い設備スペースを必要としコスト高を招きやすい。
【０００８】
一方、波巻きコイルの巻取り工程において、渡り導線部をコイル巻き取り用の芯金の外周面に近似した円弧形状に曲げ成形した予備コイルを、その前端側から順に芯金に巻き付けていくと、例えば、４８本の予備コイルでは最後の６本の予備コイルは、先に取付けた予備コイルを変形させなければ入れることができない。なぜなら、最初の６本の予備コイルを取付けたときに前端側のスロット内導線が１２本（１層目、２層目）とも芯金の外周面に張り付いた状態となり、その内、後６本（２層目）は、最後の６本の予備コイルのスロット内導線（１層目）より内径側にあるので、これらを除けて入れなければならないからである。
このように、最初に取付けた予備コイルを後に取付ける予備コイルのために変形させると、コイルの精度不良や傷を発生させ品質への悪影響が懸念される。
また、取付けピッチが短く、狭い作業スペースの中で、１本、１本の予備コイルを芯金に取付ける作業を自動化することは困難である。
【０００９】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、先に取付けたコイルを変形することなく、後のコイルを取付けることができ、コイル巻取り作業の自動化及びサイクルタイムの向上、並びにコイル巻取り品質の向上に寄与できる波巻きコイルを巻回したステータの製造方法及び製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係るステータの製造方法及び製造装置は、次のような構成を有している。
（１）ステータコアと、前記ステータコアのスロット内に挿入した波巻きコイルとを有するステータであって、平角導線がつづら折状に曲げ成形された予備コイルを芯金に巻取り、巻取ったコイルを前記波巻きコイルとして前記スロット内に挿入するステータの製造方法において、
複数個の前記予備コイルの前端を長手方向にスロットピッチづつズラして、該前端を拘束する一組の組コイルを形成する組コイル形成工程と、前記組コイルを前記芯金の周方向に等間隔で配置し、前記組コイルの前端を起点に放射状に開いて前記芯金にセットしてから、前記組コイルを前端側から前記芯金に同時に巻取る組コイル巻取り工程と、を備えることを特徴とする。
ここで、「放射状に開いて」とは、芯金の外周から外方に延出していることを意味し、螺旋状に延出すること、直線状に延出することなど様々な形態を含む。
【００１１】
（２）（１）に記載されたステータの製造方法において、
前記組コイル形成工程は、前記芯金に装着するアダプタが前記予備コイルの前端を把持して組コイルを形成することを特徴とする。
（３）（１）又は（２）に記載されたステータの製造方法において、
前記組コイル巻取り工程は、前記予備コイルの隙間に立設するコイル押え部材が前記予備コイルを前記芯金の周方向に曲げ成形することを特徴とする。
（４）ステータコアと、前記ステータコアのスロット内に挿入した波巻きコイルとを有するステータであって、平角導線がつづら折状に曲げ成形された予備コイルを芯金に巻取り、巻取ったコイルを前記波巻きコイルとして前記スロット内に挿入するステータの製造装置において、
複数個の前記予備コイルの前端を長手方向にスロットピッチづつズラして、該前端を拘束する一組の組コイルを形成する組コイル形成手段と、前記組コイルを前記芯金の周方向に等間隔で配置し、前記組コイルの前端を起点に放射状に開いて前記芯金にセットしてから、前記組コイルを前端側から前記芯金に同時に巻取る組コイル巻取り手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
このような特徴を有する本発明のステータの製造方法は、以下のような作用効果を奏する。
（１）の発明は、組コイルを芯金の周方向に等間隔で配置し、組コイルの前端を起点に放射状に開いて芯金にセットしてから、組コイルを前端側から芯金に同時に巻取る組コイル巻取り工程を備えるので、各コイルのスロット内導線部を前端側から順に芯金の外周面に張り付けることができる。つまり、スロット内導線部が１層目から２層目、３層目と順番に芯金の外周面に積層され、スロット内導線部の積層順序が逆転するようなことはない。
そのため、最初に取付けたコイルを後に取付けるコイルのために変形させ、コイルの精度不良や傷を発生させ品質への悪影響を及ぼす恐れは生じない。したがって、コイル巻取り品質の向上に寄与できる。
【００１３】
また、（１）の発明は、複数個の予備コイルの前端を長手方向にスロットピッチづつズラして、該前端を拘束する一組の組コイルを形成する組コイル形成工程を備えるので、取付けピッチが短く、狭い作業スペースの中で、１本、１本のコイルを芯金に取付ける作業をする必要がない。しかも、複数個の予備コイルを組コイルの状態で、そのまま芯金に取付けることができるので、予備コイルの芯金への取付け作業が簡素化でき、コイル巻取り作業の自動化にも寄与できる。
また、予め組コイルを外段取りでセットしておけば、コイル巻取り作業のサイクルタイムの向上にも寄与できる。
【００１４】
（２）に記載された発明は、（１）に記載されたステータの製造方法において、組コイル形成工程は、芯金に装着するアダプタが予備コイルの前端を把持して組コイルを形成するので、予め組コイルを外段取りでセットした各予備コイルの位置関係をそのまま保持した状態で、芯金に取付けて巻き取ることができる。その際、アダプタが各コイル端を把持しているので、各コイルはステータコアのスロットピッチに等しい間隔で巻き取られる。その結果、正しいスロットピッチでスロット内導線部が積層される。よって、コイル巻取り品質の向上にいっそう寄与できる。
また、アダプタを芯金に装着するだけなので、簡単かつ短時間に作業できる。よって、コイル巻取り作業の自動化、及びサイクルタイムの向上にも、よりいっそう寄与できる。
【００１５】
（３）に記載された発明は、（１）又は（２）に記載されたステータの製造方法において、組コイル巻取り工程は、予備コイルの隙間に立設するコイル押え部材が予備コイルを芯金の周方向に曲げ成形するので、各予備コイルの捩じれやスプリングバック等を矯正しながら、スロット内導線部を芯金の外周面に沿わせることができる。その結果、隣接する予備コイルとの間で絡み合うことがなく、コイル巻取り作業をより精度よく、よりスピーディにできる。よって、コイル巻取り作業の自動化、及びサイクルタイムの向上にも、よりいっそう寄与できる。
【００１６】
このような特徴を有する本発明のステータの製造装置は、以下のような作用効果を奏する。
（４）ステータコアと、ステータコアのスロット内に挿入した波巻きコイルとを有するステータであって、平角導線がつづら折状に曲げ成形された予備コイルを芯金に巻取り、巻取ったコイルを波巻きコイルとしてスロット内に挿入するステータの製造装置において、複数個の予備コイルの前端を長手方向にスロットピッチづつズラして、該前端を拘束する一組の組コイルを形成する組コイル形成手段と、組コイルを芯金の周方向に等間隔で配置し、組コイルの前端を起点に放射状に開いて芯金にセットしてから、組コイルを前端側から芯金に同時に巻取る組コイル巻取り手段と、を備えるので、各コイルのスロット内導線部を１層目から順に芯金の外周面に張り付けることができる。つまり、スロット内導線部が１層目から２層目、３層目と順番に芯金の外周面に積層され、スロット内導線部の積層順序が逆転するようなことはない。そのため、最初に取付けたコイルを後に取付けるコイルのために変形させ、コイルの精度不良や傷を発生させ品質への悪影響を及ぼす恐れは生じない。したがって、コイル巻取り品質の向上に寄与できる。
また、取付けピッチが短く、狭い作業スペースの中で、１本、１本のコイルを芯金に取付ける作業をする必要がない。しかも、複数個の予備コイルを組コイルの状態で、そのまま芯金に取付けることができるので、予備コイルの芯金への取付け作業が簡素化でき、コイル巻取り作業の自動化にも寄与できる。
また、予め組コイルを外段取りでセットしておけば、コイル巻取り作業のサイクルタイムの向上にも寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は平角導線をつづら状に曲げ成形した予備コイルの側面図であり、（ｂ）は予備コイルの底面図である。
【図２】予備コイルのＡ部拡大図である。
【図３】複数個の予備コイルの前端を長手方向にスロットピッチづつズラして重ね合わせることによって形成する１組の組コイルの側面図である。
【図４】（ａ）は芯金に装着するアダプタ外形の斜視図であり、（ｂ）はアダプタのコイル把持部のＢ−Ｂ断面図であり、（ｃ）はアダプタが組コイルの前端を把持する状態の斜視図である。
【図５】アダプタに把持された組コイルを芯金の周方向に等間隔で配置し、前端を起点に螺旋状に開いてアダプタを芯金にセットしたときの各組コイル（芯金周り以外は省略）の上面図である。
【図６】第１番目の組コイル２Ａと第２番目の組コイル２Ｂとが、前端を起点に螺旋状に開いたときの前端側のスロット内導線部の上面図である。
【図７】組コイルを把持するアダプタが芯金外周方向に閉じたときの各組コイル（芯金周り以外は省略）の上面図である。
【図８】コイル押え部材を芯金周辺に立設させたときの模式的上面図であって、（ａ）はコイル押え部材が４個の場合を示し、（ｂ）はコイル押え部材が８個の場合を示し、（ｃ）はコイル押え部材が１６個の場合を示し、（ｄ）はコイル押え部材が４８個の場合を示す。
【図９】組コイルを芯金の外周面に巻回した状態の模式的な上面図である。
【図１０】コイル巻取り装置のＣ−Ｃ断面図である。
【図１１】アダプタを装着した芯金であって、アダプタが芯金外周方向に閉じたときの斜視図である。
【図１２】芯金プレートの上面図である。
【図１３】アダプタを装着した芯金であって、アダプタが螺旋状に開いたときの斜視図である。
【図１４】（ａ）は組コイルの後端に取り付けるコイルセパレータの側面図であり、（ｂ）はコイルセパレータの上面図である。
【図１５】本発明に係るコイル籠の斜視図である。
【図１６】本発明に係るステータの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明に係るステータの製造方法及び製造装置の実施形態について図面を参照して説明する。
ここでは、複数個の予備コイルの前端を長手方向にスロットピッチづつズラし、各コイルの前端を円弧状に重ね合わせて一組の組コイルを形成する組コイル形成工程と、組コイルを芯金の周方向に等間隔で配置し、芯金４の外周面に対して組コイル２の前端を起点に螺旋状に開いた状態で組コイルを芯金４にセットしてから、組コイル２を前端側から芯金４に同時に巻取る組コイル巻取り工程とを各工程別に詳細に説明する。なお、コイル巻取り装置については、その後に詳細に説明する。
【００１９】
＜組コイル形成工程＞
まず、組コイルを構成する予備コイルから説明する。
図１（ａ）に平角導線をつづら折り状に曲げ成形した予備コイル１の側面図を示し、（ｂ）に予備コイル１の底面図を示す。図２に予備コイル１のＡ部拡大図を示す。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、予備コイル１は、１本の平角導線から作られており、ステータコア７のスロット内に配置されるスロット内導線部Ｓと、ステータコア７の軸方向上端及び下端でスロット内導線部Ｓをつづら状に繋ぐ渡り導線部Ｗと、コイル長手方向の前端にある端子部Ｍと、同じくコイル長手方向の後端にある端子部Ｎと、スロット内導線部Ｓと端子部Ｍを結ぶ傾斜部ＷＭと、スロット内導線部Ｓと端子部Ｎを結ぶ傾斜部ＷＮとを備えている。
【００２０】
スロット内導線部Ｓは、長辺面（フラットワイズ面）を図面表裏方向に向けて曲げ成形されたものである。１２本のスロット内導線部Ｓがスロットピッチ間隔で平行になっている。ここでは、予備コイル１の前端側から順番にＳ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・、Ｓ１２と表示する。このＳ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・、Ｓ１２の数字は、後述する芯金４に巻き付けたときの積層順位を示す。例えば、Ｓ１は１層目、Ｓ２は２層目を示す。そして、巻き付けたコイルをステータコア７のスロット内に挿入したときには、Ｓ１が径方向内側にきて、Ｓ１２が径方向外側にくる。
また、傾斜部ＷＭ、ＷＮは、長手方向の前端及び後端のスロット内導線部Ｓ１、Ｓ１２から折り返されて曲げ成形されている。そして、傾斜部ＷＭ、ＷＮから上方（ステータコア７の軸方向）には、所定長さの端子部Ｍ、Ｎが延びている。
また、渡り導線部Ｗは、側面から見るとへの字状に曲げ成形されてスロット内導線部間を繋いでいる。ここでは、予備コイル１の前端側から順番にＷ１、Ｗ２、Ｗ３、・・・、Ｗ１１と表示する。
また、渡り導線部Ｗを底面から見ると各スロット内導線部間が円弧状に湾曲している。この円弧の半径は、芯金外周面の半径と略等しい。したがって、予備コイル１は自由状態では、長手方向に波打ちながら直線状に延びていて、芯金４に巻き取られた状態では、芯金外周面に沿いながら螺旋状に積層されるようになっている。
【００２１】
図２に示すように、渡り導線部Ｗを拡大してみると、渡り導線部Ｗは階段状に上り下りするよう曲げ成形されている。例えば、渡り導線部Ｗ４は、上り方向の前階段部Ｗ４１と下り方向の後階段部Ｗ４３とに成形されている。また、前階段部Ｗ４１と後階段部Ｗ４３との中間付近には、平角導線の短辺面を折り曲げて段差を設けた段差部Ｗ４２が成形されている。これらの階段部、段差部は、コイルエンド部での平角導線の占積率を高め、ステータの小型化に寄与している。その反面、複雑に曲げ成形することによって、渡り導線部Ｗは、加工硬化が進み、剛性が高くなっている。したがって、予備コイル１を芯金４に巻取るときに捻じれやスプリングバック等が生じ易くなっている。
【００２２】
次に、組コイル２の構成について説明する。
図３に、６個の予備コイル１０１〜１０６の前端を長手方向にスロットピッチづつズラして重ね合わせることによって形成する１組の組コイル２Ａの側面図を示す。図４（ａ）に芯金４に装着するアダプタ外形の斜視図を示し、（ｂ）にアダプタ３のコイル把持部のＢ−Ｂ断面図を示し、（ｃ）アダプタ３が組コイル２Ａの前端を把持する状態の斜視図を示す。
図３に示すように、１組の組コイル２は、６個の予備コイル１で構成されている。そして、６個の予備コイル１は、長手方向にスロットピッチづつズレて配置されている。組コイル２に使う予備コイル１は全部で４８個あるが、ここでは第１番目の組コイル２Ａに使う予備コイル１０１〜１０６を表示し、図面下方から１０１、１０２、・・・１０６の順で並んでいる。例えば、予備コイル１０１、１０２、・・・１０６のスロット内導線部１０１Ｓ１、１０２Ｓ１、・・・１０６Ｓ１は、スロットピッチづつ長手方向に離れている。同様に、各端子部１０１Ｍ、１０２Ｍ、・・・１０６Ｍもスロットピッチづつ長手方向に離れている。
また、各端子部１０１Ｍ〜１０６Ｍは、長手方向と直交する幅方向（ステータコア７の軸方向）に所定長さ延びているので、これらの端子部１０１Ｍ〜１０６Ｍは後述するアダプタ３の把持部に把持される。アダプタ３が把持することによって、組コイル２における各予備コイル間の相対位置が保持される。
【００２３】
図４（ａ）に示すように、アダプタ３は、アダプタベース３１と、アダプタ本体３２と、コイル挟み３３とを備えている。
アダプタベース３１は、扇形をした板部材であり、外周部上面にアダプタ本体３２を着脱可能に載置している。アダプタ本体３２は、アダプタベース３１に立設された２本のノックピン３４によって位置決めされ、ボルト締め固定されている。ボルトを外せば、アダプタ本体３２のみを分離できる。
アダプタ本体３２は、外周端に円弧形状をしたコイル受け面３２１を有する。コイル受け面３２１には、コイル嵌合溝３３１を有するコイル挟み３３が取り付けられている。コイル嵌合溝３３１は、６箇所形成され、各嵌合溝３３１の幅は予備コイル１の端子部Ｍの長辺面の幅と等しい。各嵌合溝３３１の間隔はスロットピッチに等しい。
図４（ｂ）に示すように、コイル嵌合溝３３１には、予備コイルの端子部１０１Ｍ〜１０６Ｍが嵌合されている。コイル嵌合溝間には、２つのボルト孔３３２が穿設されている。図４（ｃ）に示すように、コイル受け面３２１にコイル挟み３３をボルト締めして６個の予備コイル１０１〜１０６からなる１組の組コイル２Ａが把持されている。
このように、組コイル２は、アダプタ本体３２のコイル受け面３２１とコイル挟み３３からなるコイル把持部によって把持されて、１組の組コイルを形成する。
したがって、交換用のアダプタ本体３２を用意しておいて、外段取りで組コイル２をアダプタ本体３２のコイル把持部に把持させておき、組コイル２ごとアダプタ本体３２をアダプタベース３１に取り換え装着すれば、段取り時間の短縮になる。
【００２４】
＜組コイル巻取り工程＞
次に、組コイル巻取り工程について説明する。
組コイル巻取り工程は、組コイル２を芯金４の周方向に等間隔で配置し、芯金４の外周面に対して組コイル２の前端を起点に螺旋状に開いた状態で組コイルを芯金４にセットしてから、組コイル２を前端側から芯金４に同時に巻取る工程である。
図５に、アダプタ３に把持された組コイル２を芯金４の周方向に等間隔で配置し、前端を起点に螺旋状に開いてアダプタ３を芯金４にセットしたときの各組コイル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ、２Ｇ、２Ｈ（芯金周り以外は省略）の上面図を示す。図６に、第１番目の組コイル２Ａと第２番目の組コイル２Ｂとが、前端を起点に螺旋状に開いたときの前端側のスロット内導線部の上面図を示す。図７に組コイルを把持するアダプタ３が芯金４の外周方向に閉じたときの各組コイル２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ、２Ｇ、２Ｈ（芯金周り以外は省略）の上面図を示す。
【００２５】
本実施形態では、全部で４８個の予備コイル１を使い、１組の組コイル２は６個の予備コイル１で構成するので、組コイル２は合計８組必要となる。
図５に示すように、８組の各組コイル２Ａ〜２Ｈは、それぞれアダプタ３によって端子部Ｍを把持されている。各アダプタ３は、芯金４の外周部に周方向で等間隔に配置されている。また、各アダプタ３は、芯金４に対して所定角度だけ外方に回動している。そのため、アダプタ３のコイル把持部は、芯金４の外周面から傾斜している。したがって、各組コイル２Ａ〜２Ｈは、前端を起点に芯金４の外周面から螺旋状に開いて芯金４にセットされている。
【００２６】
また、図４（ｃ）に示すように、組コイル２の前端側は、後述するアダプタ本体３２の円弧状のコイル受け面３２１に沿って６本の予備コイル１の傾斜部ＷＭ及び渡り導線部Ｗが重ね合わされているので、前端側の１２本のスロット内導線部Ｓが上面視で円弧状に配列されている。
ところが、図５に示すように、各組コイル２Ａ〜２Ｈは前端を起点に芯金４の外周面から螺旋状に開いているので、例えば、図６に示すように、第１番目の組コイル２Ａの前端側の１２本のスロット内導線部の内、前６本１０６Ｓ１〜１０１Ｓ１は、第２番目の組コイル２Ｂの前端側の１２本のスロット内導線部の内、後６本１１２Ｓ２〜１０７Ｓ２よりも芯金外周面に近い位置にある。
【００２７】
その結果、アダプタ３を閉じて組コイル２の前端側のスロット内導線部を芯金外周面に張り付けると（図７に示す状態）、第１番目の組コイル２Ａの前６本のスロット内導線部１０６Ｓ１〜１０１Ｓ１は、第２番目の組コイル２Ｂの後６本のスロット内導線部１１２Ｓ２〜１０７Ｓ２よりも芯金外周面に早く張り付くことになる。ここで、第１番目の組コイルの前６本のスロット内導線部１０６Ｓ１〜１０１Ｓ１は１層目の導線であり、第２番目の組コイル２Ｂの後６本のスロット内導線部１１２Ｓ２〜１０７Ｓ２は２層目の導線である。
よって、第１番目の組コイル２Ａの前６本のスロット内導線部１０６Ｓ１〜１０１Ｓ１が、１層目の導線として巻き取られた後、その上に第２番目の組コイル２Ｂの後６本のスロット内導線部１１２Ｓ２〜１０７Ｓ２が、２層目の導線として巻き取られる。
【００２８】
この関係は、各組コイル２Ａ〜２Ｈを同時に巻き取るので、第２番目以降の組コイルとの間でも同様に成立する。そのため、それぞれの組コイル２Ａ〜２Ｈの前６本のスロット内導線部は、１層目の導線として巻き取られ、次の組コイルの後６本のスロット内導線部は、２層目の導線として巻き取られる。
したがって、全ての組コイル２Ａ〜２Ｈのスロット内導線部は積層順序を狂わせることなく、順番に巻き取られることができる。
【００２９】
次に、組コイル全体を芯金４に巻き取り、スロット内導線部を１層目から１２層目まで積層する方法を説明する。
前述のように、組コイル２を構成する予備コイル１の渡り導線部Ｗは、複雑に曲げ成形することによって、加工硬化が進み、剛性が高くなっている。そのため、予備コイル１は、芯金４に巻き取られるときに捻じれやスプリングバック等が生じ易くなっている。
そこで、本実施形態では、芯金４の周辺にコイル押え部材７０を設けて、各予備コイル１を芯金４に巻き取るときの捻じれやスプリングバック等を規制している。
図８は、コイル押え部材７０を芯金周辺に立設させたときの模式的上面図であって、（ａ）にコイル押え部材７１が４個の場合を示し、（ｂ）にコイル押え部材７２が８個の場合を示し、（ｃ）にコイル押え部材７３が１６個の場合を示し、（ｄ）にコイル押え部材７４が４８個の場合を示す。
【００３０】
図８に示すように、コイル押え部材７１、７２、７３、７４は、予備コイル１を最も効率的に規制するため、芯金４の外周近くに配置している。
図８（ａ）は、コイル押え部材７１が４個の場合であって、芯金４とともに反時計方向に回転する予備コイル１を芯金４の外周に沿うようローラ状のコイル押え部材７１が規制する。コイル押え部材７１は、芯金４の外方に待機していて、芯金４が回転を開始する前に芯金外周面近くに移動する。移動手段は、図示しないシリンダ装置を用いている。予備コイル１が芯金４に巻き取られてコイルの外径が増加すると、コイル押え部材７１の位置は径方向外側に徐々に移動する。
このように、コイル押え部材７０は、芯金４の回転に伴って、コイルの巻き取り時に生じる捻じれやスプリングバック等を押えこむため、径方向内側から外側に移動しながら予備コイル１を芯金外周面に沿わせるよう曲げ成形する機能を有する。
【００３１】
図８（ｂ）はコイル押え部材７２が８個の場合であり、図８（ｃ）はコイル押え部材７３が１６個の場合であり、図８（ｄ）はコイル押え部材７４が４８個の場合であるが、コイル押え部材７０の数が増加すると、１つのコイル押え部材が同時に規制する予備コイル１の個数が減少するので、巻取り速度を早くすることができる。その反面、コイル押え部材７０の数を増加するとコイル押え部材７０の厚さを薄くする必要が生じ、剛性や耐久性の面で不利である。本実施形態では、４個のコイル押え部材７１を採用している。
【００３２】
図９に、組コイル２を芯金４の外周面に巻き付けた状態を示す模式的な上面図を示す。ここでは、説明上分かり易くするため、４８個の予備コイルうち、第１個目の予備コイル１０１が芯金４に対して螺旋状に巻き取られている状態を示している。黒く塗りつぶされた四角形の断面がスロット内導線部１０１Ｓ１〜１０１Ｓ１２の位置を示す。スロット内導線部を繋ぐ渡り導線部１０１Ｗ１〜１０１Ｗ１１は、太い実線と太い破線で示す。太い実線がステータコア７の軸方向上端側で、太い破線が軸方向下端側である。
【００３３】
芯金４の外周面となる内径側には、１層目のスロット内導線部として、第１番目の組コイル２Ａのスロット内導線部１０１Ｓ１、１０２Ｓ１、１０３Ｓ１、１０４Ｓ１、１０５Ｓ１、１０６Ｓ１が反時計回りに配置されている。続いて、２番目の組コイル２Ｂ、３番目の組コイル２Ｃの順で、最後の１２番目の組コイル２Ｈの各スロット内導線部１４３Ｓ１、１４４Ｓ１、１４５Ｓ１、１４６Ｓ１、１４７Ｓ１、１４８Ｓ１が配置され、合計４８本のスロット内導線部を構成している。そして、最後の１２番目の組コイル２Ｈの１層目のスロット内導線部１４３Ｓ１、１４４Ｓ１、１４５Ｓ１、１４６Ｓ１、１４７Ｓ１、１４８Ｓ１の外側に第１番目の組コイル２Ａのスロット内導線部１０１Ｓ２、１０２Ｓ２、１０３Ｓ２、１０４Ｓ２、１０５Ｓ２、１０６Ｓ２が２層目のスロット内導線部として積層されている。
図９では、代表例として、第１個目の予備コイル１０１の積層位置のみを表示しているが、１層目から時計回りで螺旋状に巻かれていて、最後端のスロット内導線部１０１Ｓ１２は１２層目に巻かれている。この積層順序は、第２個目から第４８個目の予備コイルについても同様で、１層目から時計回りで螺旋状に巻かれていて、最後端のスロット内導線部は１２層目に巻かれている。
【００３４】
＜コイル巻取り装置＞
次に、上述のように予備コイル１を組コイル２としてアダプタ３で把持し、芯金４に螺旋状に開いてセットした後、芯金４を回転しながら芯金外周に巻き付けるためのコイル巻取り装置６を説明する。
図１０に、コイル巻取り装置６のＣ−Ｃ断面図を示す。図１１に、アダプタ３を装着した芯金４であって、アダプタ３が芯金外周方向に閉じたときの斜視図を示す。図１２に、芯金プレート４２の上面図を示す。図１３に、アダプタ３を装着した芯金４であって、アダプタ３が螺旋状に開いたときの斜視図を示す。図１４（ａ）に、組コイル２の後端に取り付けるコイルセパレータ７５の側面図を示し、（ｂ）に、コイルセパレータ７５の上面図を示す。
【００３５】
図１０に示すように、コイル巻取り装置６は、外周に予備コイル１を巻き取る芯金４と、予備コイル１の端子部Ｍを把持して組コイル２を形成し、組コイル２を芯金４にセットするアダプタ３と、組コイル２を把持するアダプタ３がセットされた芯金４を回転駆動させる巻取り駆動装置５とを備えている。
図１１に示すように、芯金４は、円筒状の外周壁に予備コイル１を巻き取る芯金本体４１と、芯金本体４１の上端に取り付けられ、アダプタ３を移動可能に載置する芯金プレート４２とを備えている。芯金本体４１の外周壁の中央付近には、積層されたスロット内導線部Ｓ間に差し込む図示しないインシュレータを挿入する挿入孔４６が４８箇所穿設されている。芯金プレート４２は、外径が芯金本体４１の外周壁の外径と等しい円盤状プレートで、アダプタ３が載置された箇所より内径側はドーナツ状にくり抜かれている。
アダプタ３は、扇状のアダプタベース３１を介して芯金プレート４２に周方向で等間隔に載置されている。各アダプタ３は、アダプタ本体３２のコイル受け面３２１の円弧が連続する円周面を形成するよう配置され、コイル受け面３２１の半径は芯金本体４１の外周壁面の半径と等しい。
【００３６】
図１２に示すように、芯金プレート４２には、２つの溝幅が異なる平行な円弧状カム溝４６、４７が周方向に等間隔で８箇所穿設されている。円弧状カム溝４６、４７の回転中心Ｐは、芯金プレート４２の外周上に設けられている。カム溝４６、４７には、アダプタベース３１の下面に立設する３本のカムフォロア３７、３８が貫通し、アダプタベース３１は芯金プレート４２に移動可能に装着されている。回転中心Ｐに対して外側に穿設されたカム溝４６には、２本のカムフォロア３８が配置され、内側に穿設されたカム溝４７には、１本のカムフォロア３７が配置されている。そのため、アダプタベース３１は、回転中心Ｐを中心とする円弧上を矢印Ｑ方向に回動する。
【００３７】
図１３に示すように、アダプタベース３１の中間部上面には、鍔付きポール３６が立設されている。鍔付きポール３６は、図示しないカムプレートのカム溝（芯金プレート４２の内側カム溝４７と同一）に案内されて移動する。鍔付きポール３６がカムプレートに案内されて芯金４の径方向外側に移動すると、芯金プレート４２に載置されたアダプタ３は回転中心Ｐを中心に螺旋状に開いた姿勢をとる。そして、アダプタ本体３２のコイル受け面３２１は、芯金本体４１の外周壁に対して傾斜する姿勢をとる。その結果、図５に示すように、組コイル３を螺旋状に開いて芯金４に配置することができる。
【００３８】
図１０に示すように、芯金４は、巻取り駆動装置５のテーブル５２に回転可能に載置されている。芯金本体４１の底板には、中心部を底面側から貫通する中空軸４３がフランジ部でボルト締めされている。中空軸４３の中空部には、巻取り駆動装置５の駆動軸５１が嵌合されている。駆動軸５１の上端は、中空軸４３の上端を蓋する蓋部材４４とボルト締めされている。中空軸４３のフランジ部下端は、駆動軸５１の段付き部に当接していて、両者を回り止めピンが貫通している。
このように、芯金４は巻取り駆動装置５の駆動軸５１に連結されている。駆動軸５１は、図示しないサーボモータの回転軸と連結され、所定の回転スピードで芯金４を回転する。
【００３９】
以上、説明したコイル巻取り装置６は、以下のように作動する。すなわち、コイル巻取り装置６は、組コイル２を同時に巻き取るため、アダプタ３を閉じて組コイル２の前端側のスロット内導線を芯金外周面に張り付けたら、芯金４は巻き取り駆動装置からの駆動力を受けて回転を始める。芯金４の回転に伴って、組コイル２も回転しながら周方向内側に移動する。芯金４の回転に伴って、コイルの巻き取り時に生じる捻じれやスプリングバック等を押えこむため、コイル押え部材７０が径方向内側から外側に移動しながら予備コイルを芯金外周面に沿わせるよう曲げ成形する。
このようにして、芯金４の回転に伴いアダプタ３に把持された組コイル２が芯金本体４１の外周壁に巻き取られる。
【００４０】
組コイル２が芯金本体４１の外周壁に巻き取られる際に、予備コイル１の捩じれやスプリングバックを規制するコイル押え部材７１〜７４については図８に示した。
しかし、コイル押え部材７１〜７４は、芯金４の外周近くに立設するので、予備コイル１の後端の動きを規制できない場合がある。そのため、予備コイル後端が他の予備コイルと干渉し絡み合って、巻取り作業が停止する恐れがある。この予備コイル後端でのコイル同士の干渉、絡み合いを防止するために、コイル後端にコイルセパレータ７５を取り付けると好ましい。
【００４１】
図１４（ａ）（ｂ）に示すように、コイルセパレータ７５は、円柱状のセパレータ本体７５１とコイルを止めるストパー７５２とを備えている。セパレータ本体７５１には、軸方向に切れ込み溝７５５が中心部まで彫られていて、コイルのスロット内導線部Ｓを差し込めるようになっている。
また、セパレータ本体７５１の側壁には、矩形状の凹座７５６が設けられ、ストッパー７５２がねじ止めされている。ストッパー７５２の先端には、つまみ７５３を引くと出没する係止ピン７５４が設けられている。係止ピン７５４はセパレータ本体７５１の切れ込み溝７５５に出没し、差し込まれたスロット内導線部のはずれ止めの役割を果たす。
このコイルセパレータ７５を各組コイルの後端に装着して、巻き取り駆動装置５で芯金４を回転させると、コイル後端での干渉、絡み合いを低減できる。
【００４２】
以上のように、コイル巻取り装置によって巻き取られたコイルは、端子部の処理をすると、図１５に示すように、スロット内導線部が径方向に積層された波巻きコイルとしてのコイル籠８を形成する。このコイル籠８を周方向に分割した分割ステータコア７に挿入し、樹脂モールドと端子配線とを行うことによって、図１６に示すように、回転電機のステータ９が完成する。
【００４３】
＜作用効果＞
以上、詳細に説明したように、本発明に係るステータ９の製造方法における本実施形態によれば、組コイル２を芯金４の周方向に等間隔で配置し、芯金４の外周面に対して組コイル２の前端を起点に螺旋状に開いた状態で組コイルを芯金４にセットしてから、組コイル２を前端側から芯金４に同時に巻取る組コイル巻取り工程を備えるので、各コイルのスロット内導線部Ｓ１〜Ｓ１２を前端側から順に芯金４の外周面に張り付けることができる。つまり、スロット内導線部が１層目（Ｓ１）から２層目（Ｓ２）、３層目（Ｓ３）と順番に芯金４の外周面に積層され、スロット内導線部Ｓ１〜Ｓ１２の積層順序が逆転するようなことはない。
そのため、最初に取付けたコイルを後に取付けるコイルのために変形させ、コイルの精度不良や傷を発生させ品質への悪影響を及ぼす恐れは生じない。したがって、コイル巻取り品質の向上に寄与できる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、複数個の予備コイル１の前端を長手方向にスロットピッチづつズラし、各コイルの前端を円弧状に重ね合わせて一組の組コイル２を形成する組コイル形成工程を備えるので、取付けピッチが短く、狭い作業スペースの中で、１本、１本のコイルを芯金４に取付ける作業をする必要がない。しかも、複数個の予備コイル１を組コイル２の状態で、そのまま芯金４に取付けることができるので、予備コイル１の芯金４への取付け作業が簡素化でき、コイル巻取り作業の自動化にも寄与できる。
また、予め組コイル２を外段取りでセットしておけば、予備コイル取り付けの段取り時間が短縮でき、コイル巻取り作業のサイクルタイムの向上にも寄与できる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、組コイル形成工程は、芯金４に装着するアダプタ３が予備コイル１の前端を把持して組コイル２を形成するので、予め組コイル２を外段取りでセットした各予備コイル１の位置関係をそのまま保持した状態で、芯金４に取付けて巻き取ることができる。その際、アダプタ３が各コイル端を把持しているので、各コイルはステータコア７のスロットピッチに等しい間隔で巻き取られる。その結果、正しいスロットピッチでスロット内導線部が積層される。また、アダプタ３を芯金４に装着するだけなので、簡単かつ短時間に作業できる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、組コイル巻取り工程は、予備コイル１の隙間に立設するコイル押え部材７０が予備コイル１を芯金４の周方向に曲げ成形するので、各予備コイル１の捩じれやスプリングバック等を矯正しながら、スロット内導線部Ｓを芯金４の外周面に沿わせることができる。その結果、隣接する予備コイル１との間で絡み合うことがなく、コイル巻取り作業をより精度よく、よりスピーディにできる。
【００４７】
また、本発明に係るステータの製造装置によれば、ステータコア７と、ステータコア７のスロット内に挿入した波巻きコイルとを有するステータ９であって、平角導線がつづら折状に曲げ成形された予備コイル１を芯金４に巻取り、巻取ったコイルを波巻きコイルとしてスロット内に挿入するステータ９の製造装置において、複数個の予備コイル１の前端を長手方向にスロットピッチづつズラし、各コイルの前端を円弧状に重ね合わせて一組の組コイル２を形成する組コイル形成手段と、組コイル２を芯金４の周方向に等間隔で配置し、組コイル２の前端を起点に螺旋状に開いて芯金４にセットしてから、組コイル２を前端側から芯金４に同時に巻取る組コイル巻取り手段と、を備えるので、各コイルのスロット内導線部Ｓを１層目から順に芯金４の外周面に張り付けることができる。つまり、芯金４の外周面に積層させるスロット内導線部Ｓの積層順序が、逆転するようなことはない。そのため、最初に取付けたコイルを後に取付けるコイルのために変形させ、コイルの精度不良や傷を発生させ品質への悪影響を及ぼす恐れは生じない。したがって、コイル巻取り品質の向上に寄与できる。
また、取付けピッチが短く、狭い作業スペースの中で、１本、１本のコイルを芯金４に取付ける作業をする必要がない。しかも、複数個の予備コイル１を組コイル２の状態で、そのまま芯金４に取付けることができるので、予備コイル１の芯金４への取付け作業が簡素化でき、コイル巻取り作業の自動化にも寄与できる。
また、予め組コイル２を外段取りでセットしておけば、コイル巻取り作業のサイクルタイムの向上にも寄与できる。
【００４８】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
（１）例えば、上記実施形態では、芯金４の外周面に対して組コイル２の前端を起点に螺旋状に開いた状態で組コイルを芯金４にセットしてから、組コイル２を前端側から芯金４に同時に巻取る方法であるが、芯金４の外周面に対して組コイル２の前端を起点に直線状に開いた状態で組コイルを芯金４にセットしてから、組コイル２を前端側から芯金４に同時に巻取る方法でもよい。具体的には、各組コイルの後端側を束ねて保持した状態で、前端側を芯金４の外周面と接線方向に開いてセットする方法が考えられる。
（２）例えば、上記実施形態では、組コイル２を前端側から芯金４に同時に巻取る方法であるが、巻き取り始めを同時にしなくてもよい。具体的には、第１番目の組コイル２Ａのアダプタ３から順に閉じていき、第１２番目の組コイル２Ｈのアダプタ３を閉じてから、芯金４を回転して各組コイル２Ａ〜２Ｈを巻き取る方法が考えられる。
（３）例えば、上記実施形態では、アダプタ３は芯金４に芯金プレート４２に設けたカム溝４６、４７に案内されて回動する構造であるが、アダプタ３の先端にヒンジ孔を穿設して、芯金本体４１の外周端部にヒンジピンで軸着する構造でもよい。カム溝が不要となり、構造が簡素化できるメリットがある。
（４）例えば、上記実施形態では、芯金４は、アダプタ３を閉じて組コイル２の前端側のスロット内導線部Ｓを芯金外周面に張り付けてから、回転を始める方法であるが、芯金の回転と同時にアダプタを閉じてもよい。また、芯金４の回転によってアダプタ３を閉じる方法でもよい。
（５）例えば、上記実施形態では、芯金４を回転して予備コイル１を巻き取る方法であるが、アダプタ３を回転させて巻き取る方法でもよい。具体的には、本実施形態の鍔付きポール３６を案内する図示しないカムプレートを回転させてアダプタ３を芯金外周面に閉じ、閉じた後もカムプレートをそのまま回転させて予備コイル１を巻き取る方法が考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の駆動に用いる回転電機に好適なステータの製造方法及び製造装置として利用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１              予備コイル
２              組コイル
３              アダプタ
４              芯金
５              巻取り駆動装置
６              コイル巻取り装置
７              ステータコア
８              コイル籠
９              ステータ
３１            アダプタベース
３２            アダプタ本体
３３            コイル挟み
４１            芯金本体
４２            芯金プレート
５１            駆動軸
７０            コイル押え部材
７５            コイルセパレータ
Ｓ              スロット内導線部
Ｗ              渡り導線部
Ｍ、Ｎ          端子部
ＷＭ、ＷＮ      傾斜部
【図１】
2012222903.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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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５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１５】
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【図１６】
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