(57)【要約】      （修正有）【課題】平角導線を波巻きコイルとして用いる場合において、コイル巻取り用芯金に巻回するスロット内導線部の積層位置精度を高めて、コイル巻取り精度の向上に寄与できるステータコイルの製造方法及び製造装置を提供すること。【解決手段】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７に巻き取って製造するステータコイルの製造方法において、予備コイル１を芯金７の外周面に巻き取る動作に同期して、予備コイル１のスロット内導線部Ｓの芯金７への積層位置を規制する基準矢３を芯金７の径方向内側から外側に移動させる。【選択図】図３
2012223050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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き取って製造するステータコイルの製造方法において、
前記予備コイルを前記芯金の外周面に巻き取る動作に同期して、前記予備コイルのスロット内導線部の前記芯金への積層位置を規制する基準矢を前記芯金の径方向内側から外側に移動させることを特徴とするステータコイルの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたステータコイルの製造方法において、
前記基準矢は、前記芯金が１回転する毎に前記スロット内導線部が１回に積層する厚みづつ径方向外側に移動することを特徴とするステータコイルの製造方法。
【請求項３】
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き取って製造するステータコイルの製造装置において、
前記芯金に内蔵され、前記予備コイルのスロット内導線部の前記芯金への積層位置を規制する基準矢と、
前記予備コイルを前記芯金の外周面に巻き取る動作に同期して、前記基準矢を前記芯金の径方向内側から外側に移動させる移動部材と、を備えることを特徴とするステータコイルの製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載されたステータコイルの製造装置において、
前記基準矢は、支持部と該支持部から周方向に二股に分かれて径方向外側に延出したＵ字状の爪部とを備え、
前記芯金の外周面より内側で、前記爪部が隣接する他の基準矢の爪部と軸方向で重なり合うことを特徴とするステータコイルの製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載されたステータコイルの製造装置において、
前記基準矢の爪部は、軸方向で千鳥構造を有していることを特徴とするステータコイルの製造装置。
【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コイル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、地球環境及び搭載スペース上の課題から、車両に搭載される駆動用回転電機では小型化、高出力化の要求が厳しい。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。
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。このような場合、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渡り導線部の成形箇所が加工硬化しやすくなっている。
【０００３】
しかしながら、加工硬化して変形しにくい渡り導線部に比較して、スロット内導線部は直線状であり、曲げ成形されていないので柔らかく変形しやすい。このように変形しにくい箇所と変形しやすい箇所とが交互に存在する予備コイルをそのままコイル巻取り用の芯金に巻き取ると、巻取り作業性が悪いばかりでなく、巻き取られるスロット内導線部が精度よく積層されない問題が生じる。スロット内導線部が精度よく積層されないと、ステータコアのスロット幅を狭くすることができないので、占積率が低下して小型化、高出力化を達成することが困難となる。
そこで、スロット内導線部の芯金への積層精度を高めるため、複数個重ね合わせた組み込み体（予備コイルに相当）を芯部材（芯金に相当）へ搬送する途中で、直状部（スロット内導線部に相当）同士の重ね合わせを予め揃えるとともに、隣り合う直状部同士の隙間の大きさを揃えてから巻き取る技術が、特許文献１に開示されている。
【０００４】
一方、予め分布巻きにより作製済みのステータコイルのスロット収容導体部（スロット内導線部に相当）を分割コアのスロットに収納する際、導体案内矢板（基準矢に相当）により周方向所定位置に保持しつつ、分割コアを求心方向に移動させると同時に導体案内矢板を求心方向に移動させる技術が、特許文献２に開示されている。
また、巻線したコイルを同心状態で、同期して同一方向に同一回転数で回転するコイル挿入治具の複数対のピンに移し換える技術が、特許文献３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２８４７５４号公報
【特許文献２】特開２００９−２５４１３７号公報
【特許文献３】特開２００６−１８７１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２、３に開示された技術には、以下の問題がある。
まず、特許文献１の技術は、組み込み体を芯部材へ搬送する途中で、直状部同士の重ね合わせを予め揃えるとともに、隣り合う直状部同士の隙間の大きさを揃える方法であるので、最終的に芯部材に巻き取られている直状部同士の重ね合わせや直状部同士の隙間の大きさまで揃えるものではない。つまり、芯部材への搬送途中で規制するものであって、最終的に芯部材へ巻き取るときのコイルの捩じれやスプリングバック等を規制していないので、直状部の積層位置精度を高めて、巻き取られたコイルの形状精度を必ずしも保証することはできない。
また、搬送途中で組み込み体の直状部同士を揃える治具が、芯部材とは別に必要となる。そのため、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スペース効率が悪く、また、コスト高を招きやすい。
【０００７】
また、特許文献２の技術は、予め分布巻きにより作製済みのステータコイルのスロット収容導体部間に挿入した導体案内矢板により周方向所定位置に保持して分割コアの収納を容易にする方法であるので、ステータコイルのスロット収容導体部の巻き取り位置を規制するものではない。そのため、スロット収容導体部の積層位置がズレて巻き取られていたり、巻き取り後にズレたときには、導体案内矢板をスロット収容導体部間に挿入することはできないし、むりやり挿入すればスロット収容導体部の絶縁被膜に損傷を与える恐れがある。つまり、特許文献２に開示された技術では、ステータコイルを作製するときのコイルの捩じれやスプリングバック等にはまったく対応することができない。
【０００８】
また、特許文献３の技術によれば、巻線したコイルをそのままの形状でコイル挿入治具の複数対のピンに移し換えることはできるが、巻線したコイルをステータコアのスロットに挿入するためには、後成形が必要であるので、スロット内導線部の積層位置がズレる問題は解決されていない。
【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、平角導線を波巻きコイルとして用いる場合において、コイル巻取り用芯金に巻回するスロット内導線部の積層位置精度を高めて、コイル巻取り精度の向上に寄与できるステータコイル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コイル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）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き取って製造するステータコイルの製造方法において、前記予備コイルを前記芯金の外周面に巻き取る動作に同期して、前記予備コイルのスロット内導線部の前記芯金への積層位置を規制する基準矢を前記芯金の径方向内側から外側に移動させることを特徴とする。
（２）（１）に記載されたステータコイルの製造方法において、前記基準矢は、前記芯金が１回転する毎に前記スロット内導線部が１回に積層する厚みづつ径方向外側に移動することを特徴とする。
【００１１】
（３）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き取って製造するステータコイルの製造装置において、前記芯金に内蔵され、前記予備コイルのスロット内導線部の前記芯金への積層位置を規制する基準矢と、前記予備コイルを前記芯金の外周面に巻き取る動作に同期して、前記基準矢を前記芯金の径方向内側から外側に移動させる移動部材と、を備えることを特徴とする。
（４）（３）に記載されたステータコイルの製造装置において、前記基準矢は、支持部と該支持部から周方向に二股に分かれ径方向外側に延出したＵ字状の爪部とを備え、前記芯金の外周面より内側で、前記爪部が隣接する他の基準矢の爪部と軸方向で重なり合うことを特徴とする。
（５）（４）に記載されたステータコイルの製造装置において、前記基準矢の爪部は、軸方向で千鳥構造を有してい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コイルの製造方法は、以下のような作用効果を奏する。
（１）の発明は、基準矢が予備コイルのスロット内導線部の芯金への積層位置を規制するので、コイル巻取り用芯金に巻回するスロット内導線部の積層位置精度を高めることができる。より詳しく言えば、変形しにくい箇所と変形しやすい箇所とが交互に存在する予備コイルを芯金へ巻き取るときのコイルの捩じれやスプリングバック等を基準矢が規制することによって、巻き取られるスロット内導線部の積層位置精度を確保することができる。
【００１３】
また、（１）の発明は、予備コイルを芯金の外周面に巻き取る動作に同期して、基準矢を芯金の径方向内側から外側に移動させるので、スロット内導線部の積層厚みが増加しても、同一の基準矢が、その中に新たに積層されるスロット内導線部を規制することができる。より詳しく言えば、長尺の予備コイルを連続巻取りしても、巻き取る動作に同期して基準矢が順次迫り出すため、最初に積層されるスロット内導線部から最後に積層されるスロット内導線部まで、同一の基準矢によって連続的に規制することができる。
よって、コイル巻取り用芯金に巻回するスロット内導線部の積層位置精度を高めて、コイル巻取り精度の向上に寄与できる。
【００１４】
（２）に記載された発明は、（１）に記載されたステータコイルの製造方法において、基準矢は、芯金が１回転する毎にスロット内導線部が１回に積層する厚みづつ径方向外側に移動するので、基準矢の先端がスロット内導線部の積層厚みと同じ長さづつ外側に移動することによって、巻取り時にコイルが基準矢に干渉することなく、次々と新しく積層されるスロット内導線部を加えて全体の積層位置精度を確保することができる。
よって、コイル巻取り用芯金に巻回するスロット内導線部の積層位置精度を高めて、よりいっそうコイル巻取り精度の向上に寄与できる。
【００１５】
このような特徴を有する本発明のステータコイルの製造装置は、以下のような作用効果を奏する。
（３）に記載された発明は、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き取って製造するステータコイルの製造装置において、芯金に内蔵され、予備コイルのスロット内導線部の芯金への積層位置を規制する基準矢と、予備コイルを芯金の外周面に巻き取る動作に同期して、基準矢を芯金の径方向内側から外側に移動させる移動部材と、を備えるので、コイル巻取り用芯金に巻回するスロット内導線部の積層位置精度を高めることができ、スロット内導線部の積層厚みが増加しても、同一の基準矢が、その中に新たに積層されるスロット内導線部を規制することができる。
より詳しく言えば、変形しにくい箇所と変形しやすい箇所とが交互に存在する予備コイルを芯金へ巻き取るときのコイルの捩じれやスプリングバック等を基準矢が規制することによって、巻き取られるスロット内導線部の積層位置精度を確保することができる。
また、長尺の予備コイルを連続巻取りしても、巻き取る動作に同期して基準矢が順次迫り出すため、最初に積層されるスロット内導線部から最後に積層されるスロット内導線部まで、同一の基準矢によって連続的に規制することができる。
よって、コイル巻取り用芯金に巻回するスロット内導線部の積層位置精度を高めて、コイル巻取り精度の向上に寄与できる。
【００１６】
（４）（３）に記載されたステータコイルの製造装置において、基準矢は、支持部と該支持部から周方向に二股に分かれ径方向外側に延出したＵ字状の爪部とを備え、芯金の外周面より内側で、爪部が隣接する他の基準矢の爪部と軸方向で重なり合うので、基準矢が芯金の外周面より内側へ収納されたときに隣接する基準矢と干渉することがない。そのため、巻き取られるスロット内導線部同士の間隔が狭いときでも、基準矢の先端が芯金外周面より内側に入るよう基準矢を芯金に収納できる。
また、二股に分かれたＵ字状の爪部にてスロット内導線部を挟み込むことによって、スロット内導線部の積層位置を確実に規制することができる。
よって、コイル巻取り用芯金に巻回するスロット内導線部の積層位置精度を高めて、よりいっそうコイル巻取り精度の向上に寄与できる。
【００１７】
（５）（４）に記載されたステータコイルの製造装置において、基準矢の爪部は、軸方向で千鳥構造を有しているので、隣接する基準矢の爪部が互いにスロット内導線部をバランスよく規制することができる。具体的には、二股に分かれた爪部のうち一方の爪部が軸方向に２以上に分割され、他方の爪部がその一方の分割された爪部の軸方向中間部に配置されるので、スロット内導線部を３点支持でバランスよく規制することができる。
よって、コイル巻取り用芯金に巻回するスロット内導線部の積層位置精度を高めて、よりいっそうコイル巻取り精度の向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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る。
【図２】ステータコイルの積層したスロット内導線部にステータコアを挿入する部分拡大図である。
【図３】芯金へ予備コイルを巻き付ける状態を示す模式的断面図である。
【図４】基準矢の爪部に積層されるスロット内導線部と基準矢との関係を示す模式的断面図であって、（ａ）は１巻目を示し、（ｂ）は２巻目を示し、（ｃ）はｎ巻目を示す。
【図５】複数の予備コイル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６】芯金に４組の組コイルを同時に巻き取るときの途中状態を示す模式的断面図である。
【図７】隣接する基準矢同士の位置関係を示す上面図であって、（ａ）は巻き始めを示し、（ｂ）は巻いている途中を示し、（ｃ）は巻き終わりを示す。
【図８】芯金に内蔵されている基準矢全体を示す上面図であって、（ａ）は巻き始めを示し、（ｂ）は巻いている途中を示し、（ｃ）は巻き終わりを示す。
【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】基準矢の爪部に積層されるスロット内導線部の斜視図である。
【図１１】基準矢と押出し部材の斜視図である。
【図１２】基準矢を押出し操作するカムプレートの斜視図である。
【図１３】基準矢を内蔵する芯金と、芯金駆動装置の断面斜視図である。
【図１４】コイル巻取り装置主要部の断面斜視図である。
【図１５】基準矢、押出し部材の変形例の断面図であって、（ａ）に上下ガイド付き基準矢及び押出し部材別体型を示し、（ｂ）に上下ガイド付き基準矢及び押出し部材一体型を示し、（ｃ）に上下ガイド付き基準矢及びテーパー押出し型を示す。
【図１６】本発明に係るステータコイルの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明に係るステータコイル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、まず始めに、予備コイルの構成を説明した上で、予備コイルのスロット内導線部を巻取り用芯金に積層するときの積層位置を、芯金に内蔵する基準矢（以下、「内径基準矢」又は単に「基準矢」という。）によって規制する基本構成について説明する。次に、内径基準矢の基本構成を用いた実施形態である、複数の予備コイルを同時に芯金に巻き取るステータコイルの巻取り方法を説明する。その後、この方法に使用する基準矢、芯金、芯金駆動装置の順でコイル巻取り装置について詳細に説明する。
【００２０】
＜予備コイルの構成＞
まず、本発明に用いる予備コイルの構成から説明する。
図１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の側面図を示す。図２にステータコイルＫの積層したスロット内導線部Ｓにステータコア（分割タイプ）Ｃを挿入する部分拡大図を示す。
【００２１】
図１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Ｃ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Ｃ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。
スロット内導線部Ｓは、１２本がスロットピッチ間隔で平行に並んでいる。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、図２に示すように、芯金７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、巻き付けたコイルのスロット内導線部Ｓの間隔Ｕに分割ステータコアＣのティースＣ１、Ｃ２を挿入したときには、ステータコアに対してＳ１が径方向内側にきて、Ｓ１２が径方向外側にくる。
【００２２】
また、図１に示すように、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Ｃ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。
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。この階段部は、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。
【００２３】
このように加工硬化して変形しにくい渡り導線部Ｗに比較して、スロット内導線部Ｓは直線状であり、曲げ成形されていないので柔らかく変形しやすい。予備コイルには、変形しにくい箇所と変形しやすい箇所とが交互に存在することになる。
そこで、予備コイル１を芯金７に巻き取るときに、１本、１本のスロット内導線部Ｓ１〜Ｓ１２の積層位置を規制する基準矢が必要となる。
【００２４】
＜内径基準矢による位置規制の基本構成＞
次に、内径基準矢３によってスロット内導線部Ｓの積層位置を規制する基本的な構成と方法を説明する。
図３に芯金７へ予備コイル１を巻き付ける状態を示す模式的断面図を示す。図４に基準矢３の爪部３２に積層されるスロット内導線部Ｓと基準矢３との関係を示す模式的断面図であって、（ａ）は１巻目を示し、（ｂ）は２巻目を示し、（ｃ）はｎ巻目を示す。
【００２５】
図３に示すように、予備コイル１は、各スロット内導線部Ｓを内径基準矢３によって規制した状態で、芯金７の外周面に矢印Ｒ方向へ巻き取られていく。内径基準矢３は、軸心側の支持部とその支持部から径方向外側に開口したＵ字状の爪部とを有している。爪部の先端は、予備コイル１のスロット内導線部Ｓを収納するようにテーパー状に面取られている。爪部の先端から収納されたスロット内導線部Ｓを正規の位置に積層するため、爪部の内壁がスロット内導線部Ｓの側壁を挟み込むように規制している。
また、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、スロット内導線部Ｓが複数積層されて、その厚みが増加すると、内径基準矢３は徐々に径方向内側から外側（矢印Ｐ方向）に移動して、新たに積層されるスロット内導線部Ｓを収納する。
このように、内径基準矢３による位置規制の方式では、スロット内導線部Ｓの積層される動作と同期して、内径基準矢３を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７の外周面に巻き取っていく。
【００２６】
これに対して、予備コイル１を芯金７の外周面に巻き取るときに、スロット内導線部Ｓの積層位置を基準矢によって規制する方法として、外径基準矢を用いる方法も考えられる。この外径基準矢は、芯金７の径方向外側に待機していて、巻き取られた予備コイル１の外側から芯金７の軸心方向に移動してスロット内導線部Ｓの隙間に爪部を挿入するものである。
しかしながら、外径基準矢の方式では、予備コイル１を巻き取る動作を間欠的に行う必要があり、その都度基準矢を抜き挿しすることになる。基準矢を抜き挿しすると、せっかく位置決めしたスロット内導線部Ｓの積層位置がコイルのスプリングバック等によってズレる恐れがある。また、スロット内導線部Ｓの隙間に、基準矢を繰り返し抜き挿しするので、導線を被覆する絶縁被膜を傷つける恐れもある。
【００２７】
その点、内径基準矢３の方式では、連続巻取りが可能で、基準矢３を抜き挿しする必要もないので、位置決めしたスロット内導線部Ｓがズレる心配も、絶縁被膜を傷つける恐れもない。
さらに、内径基準矢３の方式であれば、全スロットのスロット内導線部Ｓを位置決めした状態で、芯金７ごと後工程のステータコア組付け工程に搬送でき、ステータコア組付け時に基準矢３とコアのティースＣ１、Ｃ２を入れ替えれば、スロット内導線部Ｓの積層位置を保証したままステータコアを組付けることができる。
結局、この内径基準矢３による位置規制の方式によれば、予備コイル巻取り開始時点から、巻取り後にステータコア挿入までの間、同じ基準矢３でスロット内導線部Ｓを位置決めでき、スロット内導線部Ｓを傷付けることなく、積層位置精度を確実に保証することができる。
以上のような理由から、本発明は、内径基準矢３による位置規制の方式を採用したのである。
【００２８】
＜複数予備コイルの同時巻取り方法＞
次に、内径基準矢３による位置規制の基本構成を用いた実施形態である、複数の予備コイル１を同時に芯金７に巻き取るステータコイルＫの巻取り方法について説明する。
図５に、複数の予備コイル１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２の側面図を示す。図６に、芯金に４組の組コイルを同時に巻き取るときの途中状態を示す模式的断面図を示す。図７に、隣接する基準矢同士の位置関係を示す上面図であって、（ａ）は巻き始めを示し、（ｂ）は巻いている途中を示し、（ｃ）は巻き終わりを示す。図８に、芯金７に内蔵されている基準矢全体３０１〜３４８を示す上面図であって、（ａ）は巻き始めを示し、（ｂ）は巻いている途中を示し、（ｃ）は巻き終わりを示す。図９に、組コイル２１〜２４を芯金７の外周面に巻回した状態の模式的な上面図を示す。
【００２９】
まず、複数の予備コイル１を重ね合わせた組コイル２の構成から説明する。
図５に示すように、１組の組コイル２は、１２個の予備コイル１で構成されている。そして、１２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。ステータコイルＫに使う予備コイル１は全部で４８個あるが、これを４組に分けて組コイルを形成する。ここでは第１番目の組コイル２１に使う予備コイル１０１〜１１２を表示し、図面下方から１０１、１０２、・・・１１２の順で並んでいる。例えば、予備コイル１０１、１０２、・・・１１２の前端側のスロット内導線部１０１Ｓ１、１０２Ｓ１、・・・１１２Ｓ１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、・・・１１２Ｍもスロットピッチづつ長手方向に離れている。
この組コイル２を４組用意して、それぞれの組コイル２の先端側を芯金７の外周面に張り付ける。芯金７の外周面に張り付ける方法は、各予備コイル１の端子部Ｍを図示しないアダプタ等によって把持する方法がある。
【００３０】
また、図６に示すように、組コイル２１〜２４は、芯金７の外周面から９０度づつ回転した位置で、接線方向に延びるように配置する。図６では、解りやすくするため、芯金７を省略して、基準矢３０１、３０２、・・・３４７、３４８（４８個）のみを円周方向に等間隔に配置している。また、隣接する基準矢３０１〜３４８を区別しやすくするため、白抜きの基準矢（例えば、３０１、３４７）とハッチングした基準矢（例えば、３０２、３４８）とに別けて、交互に並べている。ただし、白抜きの基準矢（例えば、３０１、３４７）とハッチングした基準矢（例えば、３０２、３４８）とは、同じ構造をしていて、爪部の一部が軸方向で互いに重なり合っている。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、巻き始めの段階では、基準矢３４８、３０１、３０２の爪部先端が筒部７１の外周面より径方向内側に位置するので、隣接する基準矢３４８、３０１、３０２の爪部同士が重なる範囲が最も多い。また、巻き終わりの段階では、基準矢３４８、３０１、３０２の爪部先端が筒部７１の外周面より径方向外側に位置するので、隣接する基準矢３４８、３０１、３０２の爪部同士が重なる範囲が最も少なくなる。
【００３１】
図６及び図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、各基準矢３０１〜３４８の爪部３２によって、既に巻き取られた予備コイル１のスロット内導線部Ｓが径方向に積層された状態で位置規制されている。位置規制は、スロット内導線部Ｓの側壁を爪部３２の内壁が挟み込むことによって行われる。
基準矢３０１〜３４８は、図示しない芯金７に内蔵されているので、図６に示すように、芯金７の巻取り方向（矢印Ｒの方向）に回転する。芯金７の回転動作によって、矢印Ｓ方向に組コイル２１、２２、２３、２４は徐々に芯金７に巻き取られていく。そのため、既に積層されたスロット内導線部Ｓと同じ位置に次のスロット内導線部Ｓが積層できるよう、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、すべての基準矢３０１〜３４８は、スロット内導線部Ｓが１回に積層する厚みと同じ長さづつ径方向外側に移動していく。
ここで、基準矢３０１〜３４８が径方向外側へ移動することによって、組コイル２１、２２、２３、２４と干渉しないようにするため、芯金７の巻取り動作と基準矢３０１〜３４８の移動とが同期している必要がある。この同期の方法は、芯金７の回転動作と連動して基準矢３０１〜３４８を連続的に移動してもよいし、芯金７が１回転する毎に基準矢３０１〜３４８を間欠的に移動してもよい。
【００３２】
以上のように、芯金７の巻取り動作と同期して、スロット内導線部Ｓが１回に積層する厚みと同じ長さづつ全部の基準矢３０１〜３４８が径方向外側に移動することによって、４組の組コイル２１、２２、２３、２４に分けられた予備コイル１が、同時に巻き取られていく。そして、巻き取られた予備コイル１のスロット内導線部Ｓの積層位置は、径方向外側へ少しづつ移動する同じ基準矢３０１〜３４８によって常に規制されている。
【００３３】
図９に示すように、予備コイル１は螺旋状に巻き取られている。図９は、解りやすくするため、４組の組コイル２１、２２、２３、２４の内、代表として第１番目の組コイル２１のみを表している。ハッチングをした四角形が、第１番目の組コイル２１のスロット内導線部１０１Ｓ１、１０２Ｓ１・・・の位置を示している。その内、黒塗りした４角形は、図５に示す予備コイル１０１のスロット内導線部１０１Ｓ１、１０１Ｓ２・・・、１０１Ｓ１２で、その間を結ぶ太い実線と破線が渡り導線部１０１Ｗ１、１０１Ｗ２、・・・、１０１Ｗ１１である。
スロット内導線部Ｓは、前端側と終端側を除けば、例えば１０６Ｓ１と１１２Ｓ２のように、１回の巻取りで２個づつ重なった状態で積層されている。したがって、芯金７が１回転する間に、各基準矢３０１〜３４８はスロット内導線部２個分の厚みと等しい長さづつ径方向外側に移動することになる。
以上詳細に説明したように、複数の予備コイル１を組コイル２に別けて、芯金７の周方向に等間隔に配置して、これらの組コイル２を同時に芯金７に巻き取ることによって、予備コイル１を巻き取りながら、巻き取ったスロット内導線部Ｓの積層位置精度を確保する方法を提供できる。
【００３４】
＜コイル巻取り装置＞
次に、この方法に使用するコイル巻取り装置９について詳細に説明する。
コイル巻取り装置９は、基準矢３、押出し部材４、カムプレート５、芯金７、及び芯金駆動装置８を備えているので、その順に説明する。
図１０に、基準矢３の爪部３２に積層されるスロット内導線部Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓ１２の斜視図を示す。図１１に基準矢３と押出し部材４の斜視図を示し、図１２に基準矢３を押出し操作するカムプレート５の斜視図を示し、図１３に基準矢３を内蔵する芯金７と、芯金駆動装置８の断面斜視図を示し、図１４にコイル巻取り装置９の主要部の断面斜視図を示す。
【００３５】
基準矢３は、前述したように支持部３１と爪部３２とを備えている。そして、基準矢３の爪部３２は、図１０に示すように、３枚の矩形板によって構成されている。３枚の矩形板の一方の端部は、直交する支持部３１と一体に成形されて閉じているが、他方の端部はスロット内導線部Ｓ１〜Ｓ１２を収納するようにＵ字状に開放されている。開放された他方の先端部は、Ｒ曲面に成形されていて、スロット内導線部Ｓ１〜Ｓ１２を収納するときのガイドとなっている。
また、３枚の矩形板は、収納するスロット内導線部Ｓ１〜Ｓ１２を挟んで、上方から下方に向かって上爪３２Ａ、中爪３２Ｂ、下爪３２Ｃを構成している。この上爪３２Ａ、中爪３２Ｂ、下爪３２Ｃは、軸方向で千鳥構造となるよう配置されている。上爪３２Ａ、中爪３２Ｂ、下爪３２Ｃが千鳥構造に配置されているおかげで、隣接する基準矢同士において、一方の基準矢３の上爪３２Ａと下爪３２Ｃの中間に他方の基準矢３の中爪３２Ｂが入り込むことができる。したがって、基準矢３が周方向で近接しても、基準矢同士の干渉を防ぐことが可能となる。さらに、上爪３２Ａ、中爪３２Ｂ、下爪３２Ｃは、収納するスロット内導線部Ｓ１〜Ｓ１２の側壁をそれぞれの内壁によって挟み込んでいるので、３点支持でスロット内導線部Ｓ１〜Ｓ１２を支持することになり、安定した位置決めが可能となる。
【００３６】
図１１に示すように、基準矢３はＬ字状に形成されていて、垂直な支持部３１と水平なガイド部３３を備えている。ガイド部３３は、径方向外側で幅広の角柱となっている。なお、ガイド部３３は、後述する芯金７の台座部７２に彫られたガイド溝７２１に案内されている。基準矢３は、支持部３１を下方に配置される押出し部材４によって押されて径方向外側に移動する。
押出し部材４は、Ｌ字状に形成されていて、本体部４１と連結部４２とからなる。本体部４１が、基準矢３の支持部３１に径方向内側から当接する。連結部４２は、径方向外側に延びる角柱で構成されている。また、連結部４２の先端には、下方に向かってカムフォロア４３が軸着されている。
【００３７】
図１２に示すように、押出し部材４は、その下方に配置される円盤状のカムプレート５と連結されている。カムプレート５の外周部５１には、カム溝５２が径方向に対して傾斜して放射状に穿設されている。カム溝５２は、全部で４８箇所穿設され、周方向で等間隔に配置されている。それぞれのカム溝５２には、押出し部材４のカムフォロア４３が挿入され、押出し部材４の径方向への移動を制御している。すなわち、カムプレート５が周方向に回転すると、傾斜したカム溝５２も回転するので、それに応じてカム溝５２に挿入されているカムフォロア４３が径方向（矢印Ｐ方向）に移動する。カムフォロア４３の移動に伴い、押出し部材４と基準矢３とが径方向へ移動する。ここで、押出し部材４とカムプレート５は、基準矢３を芯金７の径方向内側から外側に移動させる移動部材の役割を果たしている。
【００３８】
図１３に示すように、芯金７は、軸心側を中空とする筒部７１と、筒部７１の底面側に設けられた台座部７２とを備えている。筒部７１の外周面には、予備コイル１が巻き取られていく。筒部７１の軸心側には、基準矢３が放射状に並んで格納されている。筒部７１の上下方向中間部には、基準矢３の爪部３２が貫通する貫通孔が穿設されている。貫通孔から基準矢３の爪部３２が突出して、巻き取られる予備コイル１のスロット内導線部Ｓを位置規制する。
台座部７２は、矩形板で構成されている。矩形板の上端には筒部７１が立設され、軸心側には筒部７１の内径と同じ直径の通孔７２３が形成されている。通孔の内壁から径方向外側に向かって、基準矢３のガイド部３３を案内するガイド溝７２１が形成されている。基準矢３は、筒部７１に穿設された貫通孔と台座部７２に形成されたガイド溝７２１に支持されて、芯金７に内蔵されている。
芯金７は、芯金駆動装置８の上に載置される構造となっている。芯金７を芯金駆動装置８に載置するとき、正規の位置に載置できるように、台座部７２には、後述する芯金駆動装置８の載置テーブル８１に立設する案内ピン８６と係合する貫通孔７２２が穿設されている。
【００３９】
図１３に示すように、芯金駆動装置８は、芯金７を載置する載置テーブル８１と芯金駆動用の第１軸部８３とカムプレート駆動用の第２軸部８４とを備えている。
載置テーブル８１は、軸心側に通孔が形成されたドーナツ状の板部材である。通孔の周囲には、環状の鍔部８１１が立設されていて、鍔部８１１の外周面と芯金７の台座部７２に形成した通孔７２３の内周面とが係合する。また、載置テーブル８１は、中間部材８２を挟んで第１軸部８３と連結されている。連結された載置テーブル８１と中間部材８２と第１軸部８３とは、それぞれ貫通する連結ピン８７によって回り止めされている。
また、中間部材８２の厚みは、押出し部材４の連結部４２の厚みと同じ厚みに形成されていて、押出し部材４の連結部４２が載置テーブル８１の下に収納され、本体部４１が載置テーブル８１の通孔から突出している。
【００４０】
第１軸部８３は、円筒形状をなして、その上端には、円形凹座が形成されている。そして、円形凹座には、カムプレート５が収納されている。カムプレート５のカム溝５２には、押出し部材４に軸着されたカムフォロア４３が挿入されている。また、第１軸部８３の軸心側には、中空部が形成されて、その中空部には円柱状の第２軸部８４が収納されている。
第２軸部８４の上端は、カムプレート５の下端に連結されている。第１軸部８３の中空部を形成する内周面と第２軸部の外周面との間には、リング状の軸受部８５が設けられ、両者は同軸上で回転可能となっている。
【００４１】
図１４に示すように、芯金７は芯金駆動装置８と連結されて、コイル巻取り装置９を構成する。コイル巻取り装置９は、図示しない駆動モータからの駆動力を受けて、第１軸部８３と第２軸部８４が回転する構造となっている。第１軸部８３は、図６に示す４組の組コイル２１、２２、２３、２４を芯金７の外周面に巻き取るため、反時計方向（矢印Ｒ方向）に回転する。このとき、第２軸部８４は、芯金７に内蔵されている基準矢３が、芯金７が１回転する毎にスロット内導線部Ｓが１回に積層する厚みづつ径方向外側に移動するように回転する。この第２軸部８４の回転は、連続的に回転する方法であっても、間欠的に回転する方法であってもよい。
【００４２】
コイル巻取り装置９が巻き取り完了すると、芯金７を芯金駆動装置８から分離して、巻き取られたコイルごとステータコアＣの組付け工程に搬送する。この場合、芯金７は、コイル搬送用のパレットとなる。コイル搬送中においても、芯金７に内蔵された基準矢３によってスロット内導線部Ｓの積層位置を規制しているので、スロット内導線部Ｓの積層位置精度が維持される。
また、図２に示す分割タイプのステータコアＣをスロット内導線部Ｓの隙間に挿入するとき、ステータコアＣのティースＣ１、Ｃ２に押されて、基準矢３の爪部３２は軸心方向に後退する。そのため、基準矢３の爪部３２によって、スロット内導線部Ｓの積層位置を規制した状態を維持したまま、ステータコアＣのティースＣ１、Ｃ２を挿入することができる。
【００４３】
＜コイル巻取り装置の動作説明＞
まず、４組の組コイル２１、２２、２３、２４を芯金７にセットする。各組コイル２１〜２４の先端側のスロット内導体部Ｓ１を芯金７の外周面に固定し、その後端側は、芯金７の外周面に対して９０度づつ回転した位置から接線方向に配置する。そのとき、組コイル２１〜２４の下側の渡り導線部Ｗは、芯金７の台座部７２に当接して、垂れ下りが防止されている。
次に、図示しない駆動モータを起動させて、第１軸部８３をコイル巻取り方向（図６、図１４に示す矢印Ｒ方向）に回転させる。第１軸部８３の回転に伴い、載置テーブル８１が回転するので、載置テーブル８１に係合された芯金７も回転する。芯金７の回転によって、芯金７の外周面に固定された組コイル２１〜２４は、図６に示す矢印Ｓの方向に巻き取られていく。
【００４４】
また、組コイル２１〜２４の巻取り動作に同期して、第２軸部８４が回転する。第２軸部８４の回転に従い、カムプレート５も回転するので、カムプレート５のカム溝５２に挿入されたカムフォロア４３が径方向外側に移動する。この移動量は、芯金７が１回転するごとに、積層されるスロット内導線部Ｓの厚みと同じ長さである。
さらに、カムフォロア４３は押出し部材４に軸着されているので、押出し部材４も芯金７が１回転するごとに、積層されるスロット内導線部Ｓの厚みと同じ長さ移動する。押出し部材４は、基準矢３の支持部３１を軸心側から径方向外側に押しているので、基準矢３の爪部３２が芯金７が１回転するごとに、積層されるスロット内導線部Ｓの厚みと同じ長さ移動する。基準矢３の爪部３２は、スロット内導線部Ｓを狭持して積層位置を規制している。また、基準矢３は、巻取り動作に同期して移動するので、次々と積層されるスロット内導線部Ｓの積層位置を、同じ基準矢３の爪部３２によって規制していくことになる。
以上のように、巻取り動作と基準矢３の径方向外側への移動を同期させて、すべてのコイルを巻き取ることができる。
巻き取ったコイルの端子部Ｍ、Ｎを曲げ成形して、図１６に示すステータコイルＫを完成する。
【００４５】
＜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コイルＫの製造方法における本実施形態によれば、基準矢３が予備コイル１のスロット内導線部Ｓの芯金７への積層位置を規制するので、芯金７に巻回するスロット内導線部Ｓの積層位置精度を高めることができる。より詳しく言えば、変形しにくい箇所と変形しやすい箇所とが交互に存在する予備コイル１を芯金７へ巻き取るときのコイルの捩じれやスプリングバック等を基準矢３が規制することによって、巻き取られるスロット内導線部Ｓの積層位置精度を確保することができる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、予備コイル１を芯金７の外周面に巻き取る動作に同期して、基準矢３を芯金７の径方向内側から外側に移動させるので、スロット内導線部Ｓの積層厚みが増加しても、同一の基準矢３が、その中に新たに積層されるスロット内導線部Ｓを規制することができる。より詳しく言えば、長尺の予備コイル１を連続巻取りしても、巻き取る動作に同期して基準矢３が順次迫り出すため、最初に積層されるスロット内導線部Ｓから最後に積層されるスロット内導線部Ｓまで、同一の基準矢３によって連続的に規制することができる。
よって、芯金７に巻回するスロット内導線部Ｓの積層位置精度を高めて、コイル巻取り精度の向上に寄与できる。
【００４７】
また、本実施形態によれば、基準矢３は、芯金７が１回転する毎にスロット内導線部Ｓが１回に積層する厚みづつ径方向外側に移動するので、基準矢３の爪部３２の先端がスロット内導線部Ｓの積層厚みと同じ長さづつ外側に移動することによって、巻取り時にコイルが基準矢３に干渉することなく、次々と新しく積層されるスロット内導線部Ｓを加えて全体の積層位置精度を確保することができる。
【００４８】
また、本発明に係るステータコイルＫの製造装置における本実施形態によれば、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７に巻き取って製造するステータコイルＫの製造装置において、芯金７に内蔵され、予備コイル１のスロット内導線部Ｓの芯金７への積層位置を規制する基準矢３と、予備コイル１を芯金３の外周面に巻き取る動作に同期して、基準矢３を芯金７の径方向内側から外側に移動させる移動部材と、を備えるので、コイル巻取り用芯金７に巻回するスロット内導線部Ｓの積層位置精度を高めることができ、スロット内導線部Ｓの積層厚みが増加しても、同一の基準矢３が、その中に新たに積層されるスロット内導線部を規制することができる。
より詳しく言えば、変形しにくい箇所と変形しやすい箇所とが交互に存在する予備コイル１を芯金７へ巻き取るときのコイルの捩じれやスプリングバック等を基準矢３が規制することによって、巻き取られるスロット内導線部Ｓの積層位置精度を確保することができる。
また、長尺の予備コイル１を連続巻取りしても、巻き取る動作に同期して基準矢３が順次迫り出すため、最初に積層されるスロット内導線部Ｓから最後に積層されるスロット内導線部Ｓまで、同一の基準矢３によって連続的に規制することができる。
よって、コイル巻取り用芯金に巻回するスロット内導線部の積層位置精度を高めて、コイル巻取り精度の向上に寄与できる。
【００４９】
また、本実施形態では、基準矢３は、支持部３１と該支持部３１から周方向に二股に分かれ径方向外側に延出したＵ字状の爪部３２とを備え、芯金７の外周面より内側で、爪部３２が隣接する他の基準矢３の爪部３２と軸方向で重なり合うので、基準矢３が芯金７の外周面より内側へ収納されたときに隣接する基準矢３と干渉することがない。そのため、巻き取られるスロット内導線部Ｓ同士の間隔が狭いときでも、基準矢３の先端が芯金外周面より内側に入るよう基準矢３を芯金７に収納できる。
また、二股に分かれたＵ字状の爪部３２にてスロット内導線部Ｓを挟み込むことによって、スロット内導線部Ｓの積層位置を確実に規制することができる。
よって、コイル巻取り用芯金に巻回するスロット内導線部の積層位置精度を高めて、よりいっそうコイル巻取り精度の向上に寄与できる。
【００５０】
また、本実施形態では、基準矢３の爪部３２は、軸方向で千鳥構造を有しているので、隣接する基準矢３の爪部３２が互いにスロット内導線部Ｓをバランスよく規制することができる。具体的には、二股に分かれた爪部のうち一方の爪部３２Ａ，３２Ｃが軸方向に２分割され、他方の爪部３２Ｂがその一方の分割された爪部３２Ａ，３２Ｃの軸方向中間部に配置されるので、スロット内導線部Ｓを３点支持でバランスよく規制することができる。
よって、コイル巻取り用芯金に巻回するスロット内導線部の積層位置精度を高めて、よりいっそうコイル巻取り精度の向上に寄与できる。
【００５１】
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。
本実施形態では、芯金７の台座部７２を矩形板としたが、必ずしも矩形である必要はない。例えば、円形板や多角形板等でもよい。
また、本実施形態では、基準矢３の爪部３２は、矩形板によって構成したが、必ずしも矩形である必要はないことも勿論である。また、各爪部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの大きさも同じである必要はない。さらに、爪部３２の先端部をＲ面に成形したが、テーパー面であってもよい。
また、本実施形態では、基準矢３はＬ字状に形成されていて、垂直な支持部３１と水平なガイド部３３を備えている。また、押出し部材４は、Ｌ字状に形成されていて、本体部４１と連結部４２からなり、本体部４１が、基準矢３の支持部３１に径方向内側から当接する構造を採っている。しかしながら、本発明では、上記構造に限定されることはなく、図１５に示すような変形例が可能である。
図１５（ａ）に上下ガイド付き基準矢及び押出し部材別体型を示し、（ｂ）に上下ガイド付き基準矢及び押出し部材一体型を示し、（ｃ）に上下ガイド付き基準矢及びテーパー押出し型を示す。
【００５２】
（１）例えば、図１５（ａ）に示すように、基準矢３Ａは、コ字状に形成されていて、支持部３１の上端にも水平な第２のガイド部３４を有する。第１のガイド部３３と第２のガイド部３４とを有することによって、基準矢の爪部に作用するコイル巻取り力を上下でバランスよく受けることができる。そのため、基準矢の爪部が傾斜してしまうことがないので、スロット内導線部の積層位置の精度をより確保することができる。
（２）例えば、図１５（ｂ）に示すように、基準矢３Ｂは、コ字状に形成されていて、支持部３１の上端にも水平な第２のガイド部３４を有するとともに、第１のガイド部３５の先端にカムフォロア３６が軸着されている。また、カムフォロア３６は、カムプレート５のカム溝５２に挿入されている。そのため、第１のガイド部３５と第２のガイド部３４とによって、基準矢の爪部に作用するコイル巻取り力を上下でバランスよく受けることができる他に、押出し部材４を不要とすることができる。
（３）例えば、図１５（ｃ）に示すように、基準矢３Ｃは、コ字状に形成されていて、支持部３１の上端にも水平な第２のガイド部３４を有するとともに、支持部下端の軸心側に傾斜面を形成している。そして、傾斜面に当接するテーパー押出し部材６を軸心上に上下するように設けている。テーパー押出し部材６を上昇することによって、基準矢３Ｃを径方向外側に移動させることができる。これによって、Ｌ字状の押出し部材４とカムプレート５とを不要とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
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コイルの製造方法及び製造装置として利用できる。
【符号の説明】
【００５４】
１                予備コイル
２                組コイル
３                基準矢
４                押出し部材
５                カムプレート
６                テーパー押出し部材
７                芯金
８                芯金駆動装置
９                コイル巻取り装置
３１              基準矢の支持部
３２              基準矢の爪部
３３、３４、３５  基準矢のガイド部
４１              押出し部材の本体部
４２              押出し部材の連結部
３６、４３        カムフォロア
５１              カムプレートの外周部
５２              カム溝
７１              芯金の筒部
７２              芯金の台座部
８１              載置テーブル
８２              中間部材
８３              第１軸部
８４              第２軸部
８５              軸受部
８６              案内ピン
８７              連結ピン
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】
2012223050.tif 000003
【図２】
2012223050.tif 000004
【図３】
2012223050.tif 000005
【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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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５】
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【図９】
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【図１６】
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