(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平角線を絶縁被覆してなる絶縁被覆導体線のコイルエンド予定部分を曲げてステータコイルのコイルエンド部を作製し、前記コイルエンド部の両端は、前記分布巻きステータコイルのスロット収容部にそれぞれ連なるステータコイルのコイルエンド成形方法において、
前記絶縁被覆導体線のコイルエンド予定部分を挟んで配置された押し型セット及び受け型セットを有し、
前記押し型セットは、前記コイルエンド予定部分の長手方向に沿って並んで配置されるとともに互いに独立して前記コイルエンド予定部分の長手方向と直角方向へ進退可能な複数の押し型を準備し、
前記受け型セットは、前記コイルエンド予定部分の長手方向に沿って並んで配置されるとともに互いに独立して前記コイルエンド予定部分の長手方向と直角方向へ進退可能な複数の受け型を有し、
前記複数の各押し型は、前記複数の各受け型と対面配置され、
互いに対面する前記押し型と前記受け型とからなる型ペアにより前記コイルエンド予定部分の所定部分を挟んだ状態にて前記型ペアを前記長手方向と直角方向に押し込んで前記コイルエンド予定部分の所定部分を元の位置から前記長手方向と直角方向へ所定距離移動させる押し曲げ工程を、前記押し型と前記受け型とそれぞれ構成される各ペアごとに順次実行することにより、
前記コイルエンド予定部分をその長手方向中央部から両側の端部に向けて階段状に折り曲げて階段状コイルエンド部を形成することを特徴とするステータコイルのコイルエンド成形方法。
【請求項２】
請求項１記載のステータコイルのコイルエンド成形方法において、
前記各型ペアによる前記コイルエンド予定部分の押し曲げ工程は、コイルエンド予定部分の長手方向中央部から順次その両側へ順番に実施されるステータコイルのコイルエンド成形方法。
【請求項３】
請求項１記載のステータコイルのコイルエンド成形方法において、
前記受け型の長手方向両端は、この受け型とともに前記型ペアをなす一つの前記押し型の長手方向両端よりも前記絶縁被覆導体線の厚さ以上、前記コイルエンド予定部分の長手方向へずれているステータコイルのコイルエンド成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータコイルのコイルエンド成形方法に関し、好適には絶縁被覆平角線を階段状に折り曲げてなるコイルエンドを有するステータコイルのコイルエンド成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステータコイルを構成する導体線を大断面積の平角線により構成することは、回転電機のスロット占積率向上のために好適である。この種の平角線を用いて予めコイルエンドを成形したステータコイルをオープンスロット型や分割コア型のステータコアに収容した構造の回転電機が、たとえば特許文献１に記載されている。また、コイルエンドの軸方向突出長を短縮することは、回転電機の小型化の点で有益である。特に、径が大きく軸方向突出長が小さい回転電機において、このコイルエンドの軸方向突出長短縮効果は大きい。
【０００３】
しかしながら、この種の平角線成形コイルをステータコイルとして採用することは、上述したようにスロット占積率向上の点で有益であるが、平角線は曲げにくいため、コイルエンド部の軸方向突出長が増大してモータ体格が増大するという問題があった。特に、分布巻きステータコイルにおいては、コイルエンド部は隣接する他のコイルエンド部と高密度に隣接するため、特に各導体線のコイルエンド部同士の干渉が問題となった。
【特許文献１】特許３６０４３２６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この問題を解決するため、本出願人は、ステータコイルの各導体線のコイルエンド部をそれぞれ階段状に形成して緊密に組み合わせることにより、コイルエンドの軸方向突出長を最小限に抑えることが可能なステータコイル構造を検討している。
【０００５】
その結果、この階段状コイルエンド部は、コイルエンドの軸方向突出長短縮の点でとても優れているが、絶縁被覆平角線に多数の角部を設ける工程は、各角部を被覆する絶縁被覆膜、特に、コイルエンド部の両端部に近接する角部を被覆する絶縁被覆膜に大きな引っ張り応力が掛かるという不具合があることがわかった。このため、絶縁被覆の破損を防止しつつ絶縁被覆平角線を階段状に屈曲させる良い製造方法を実現することが、ステータコイルの軸方向突出長の短縮及び回転電機の体格縮小のために必要であることがわかった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡素な工程で絶縁被覆を良好に破損防止可能な階段状コイルエンド部の成形方法を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、平角線を絶縁被覆してなる絶縁被覆導体線のコイルエンド予定部分を曲げてステータコイルのコイルエンド部を作製し、前記コイルエンド部の両端は、前記分布巻きステータコイルのスロット収容部にそれぞれ連なるステータコイルのコイルエンド成形に適用される。
【０００８】
本発明では特に、前記絶縁被覆導体線のコイルエンド予定部分を挟んで配置された押し型セット及び受け型セットを準備する。前記押し型セットは、前記コイルエンド予定部分の長手方向に沿って並んで配置されるとともに互いに独立して前記コイルエンド予定部分の長手方向と直角方向へ進退可能な複数の押し型を有する。前記受け型セットは、前記コイルエンド予定部分の長手方向に沿って並んで配置されるとともに互いに独立して前記コイルエンド予定部分の長手方向と直角方向へ進退可能な複数の受け型を有する。前記複数の各押し型は、前記複数の各受け型と好適には１対１でほぼ対面配置される。上記した構造の押し型セットと受け型セットとを用いて絶縁被覆導体線のコイルエンド予定部分に階段状コイルエンド部が押し曲げにより形成する。
【０００９】
更に具体的に説明すると、互いに対面する前記押し型と前記受け型とからなる型ペアにより前記コイルエンド予定部分の所定部分を挟んだ状態にて前記型ペアを前記長手方向と直角方向に押し込んで前記コイルエンド予定部分の所定部分を元の位置から前記長手方向と直角方向へ所定距離移動させる押し曲げ工程を、前記押し型と前記受け型とそれぞれ構成される各ペアごとに順次実行することにより、前記コイルエンド予定部分をその長手方向中央部から両側の端部に向けて階段状に折り曲げて階段状コイルエンド部を形成する。なお、この明細書における長手方向とは、コイル折り曲げ前の絶縁被覆導体線のコイルエンド予定部分の長手方向を言うものとする。
【００１０】
すなわち、この発明では、階段形押圧面をもつ単一の押し型を、この階段形押圧面と合わさる階段形凹面をもつ単一の受け型に押しつけることにより、コイルエンド予定部分に一挙に階段状コイルエンド部を形成するのではなく、その代わりに、複数の押し型が長手方向へ並んだ押し型セットと、複数の受け型が長手方向へ並んだ受け型セットとを用い、各押し型と各受け型とをコイルエンド予定部分を挟むように１対１に対面させる。各押し型及び各受け型はそれぞれ互いに独立に長手方向と直角方向に進退可能となっている。このようにすれば、互いに対面する前記押し型と前記受け型とからなる型ペアごとにコイルエンド予定部分の所定部分を挟んで長手方向と直角方向に押し込む作業を時間順次に実行することができるので、一つの型ペアがコイルエンド予定部分の所定部分を長手方向と直角方向に押し曲げる際に、コイルエンド予定部分は、この押し曲げ部分に自由に引き込まれることができ、その結果として、絶縁被覆導体線に強い引っ張り応力が掛かるのを防止することができる。これにより、形成された階段状コイルエンド部の絶縁耐力の低下を防止することができ、階段状コイルエンド部の押し曲げ作業も容易となる。
【００１１】
好適な態様において、前記各型ペアによる前記コイルエンド予定部分の押し曲げ工程は、コイルエンド予定部分の長手方向中央部から順次その両側へ順番に実施される。
【００１２】
すなわち、この態様によれば、各型ペアにより上記押し曲げを、階段状コイルエンド部の長手方向中央部からその両端部に向けて順番に実施する。これにより、各型ペアのうち任意の型ペアを長手方向と直角方向に変位させる際に絶縁被覆導体線がこの型ペアに向けて引き込まれる特に他の型ペアがそれを邪魔することが無いため、絶縁被覆導体線に強い引っ張り応力が掛かるのを防止することができる。その結果、形成された階段状コイルエンド部の絶縁耐力の低下を防止することができ、階段状コイルエンド部の押し曲げ作業も容易となる。
【００１３】
好適な態様において、前記受け型の長手方向両端は、この受け型とともに前記型ペアをなす一つの前記押し型の長手方向両端よりも前記絶縁被覆導体線の厚さ以上、前記コイルエンド予定部分の長手方向へずれている。これにより、各型ペアの長手方向と直角方向への移動に際して、コイルエンド予定部分は、移動する型ペアの押し型と、この押し型に隣接する型ペアの受け型との間に絶縁被覆導体線を確実に収容することができ、その結果として、絶縁被覆導体線に無用な引っ張り力が掛かることがない。
【００１４】
なお、上記した押し型セットと受け型セットとによる階段状コイルエンド部の形成の前に、絶縁被覆導体線は、適宜折り曲げておいてもよい。たとえば上記したスロット収容部を階段状コイルエンド部形成予定部分に対して直角に折り曲げておいてもよい。これは、階段状コイルエンド部の両端の角部の形成に相当する。このようにすれば、作業スペースの無駄を減らし、作業が容易となる。
【００１５】
もしくは、この階段状コイルエンド部に対するスロット収容部の直角の折り曲げ、すなわち、階段状コイルエンド部の両端の角部の形成は、上記した階段状コイルエンド部の形成の後で行ってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明のステータコイルの階段状コイルエンド部の成形方法の好適な実施形態を以下に説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定解釈されるべきではなく、その他の公知技術の組み合わせにより本発明の技術思想を実現してもよいことはもちろんである。
【００１７】
（ステータの説明）
まず、階段状コイルエンド部を採用するこの実施形態のステータコイルについて図１、図２を参照して説明する。図１は、一本の絶縁被覆平角線３０の一部を示す部分斜視図であり、図２は、階段状のコイルエンド部４２の集合体であるコイルエンドを示す部分斜視図である。
【００１８】
１１はステータ、１２はステータコア、１３はステータコア１２の端面、２０はステータコイルである。ステータ１１は車両駆動用発電電動機に使用されるものであり、ステータ１１の径方向内側には図略のロータが回転自在に収容される。このロータの外周部には、極性が周方向交互に異なる多数の磁極が永久磁石によって形成されている。ロータの外周面は、ステータ１１の内周面に対して微小なエアギャップを介して対面している。ステータコア１２は、所定厚さの電磁鋼板を軸方向に積層して形成されている。ステータコイル２０は３相巻線であり、スロット１４には一つの相の波巻巻線が巻装され、スロット１５にもこれと同じ一つの相の波巻巻線が巻装されている。つまり、互いに隣接する２つのスロット１４、１５に同相のステータコイル２０が巻装されいわゆる毎極毎相２スロット構成となっている。
【００１９】
ステータコイル２０の一つの相コイル（波巻き巻線）は、絶縁被覆平角線３０を屈曲加工した後、ステータコア１２のオープンスロット構造のスロット１４又は１５に収容して形成されている。オープンスロット構造の代わりに分割ステータコア構造を採用してもよいことはもちろんである。
【００２０】
絶縁被覆平角線３０は、略方形断面の銅線にポリアミドイミド等のエナメル層を被覆を行い、更にその外側にＰＰＳ等の押出し被覆樹脂層を被覆して形成されている。絶縁皮膜の合計厚さは１００μｍ〜１７０μｍに設定されている。ただし、絶縁被覆平角線３０の絶縁被覆構造は公知の他の方式を採用しても良い。この実施形態では、複数の絶縁被覆平角線３０はスロット内にスロット深さ方向に一列に配列されているが、これに限定されることなく、スロット内に行列状に配置してもよい。また、スロット内面には通常は、絶縁紙を設けるのが通常であるが、この実施形態では、２層絶縁層を形成しているため、絶縁紙を省略している。
【００２１】
図１、図２においてステータコイル２０について更に説明する。ステータコイル２０をなす絶縁被覆平角線３０は、ステータコア１２のスロット１４、１５内にそれぞれ収容されるスロット収容部４０と、軸方向及び周方向へ延在しつつ周方向略１磁極ピッチ離れた２つのスロット収容部４０の端部同士をステータコア１２の軸方向両端にて接続するコイルエンド部４２とを有している。
【００２２】
（コイルエンド部４２の形状説明）
絶縁被覆平角線３０のコイルエンド部４２を、その周方向模式展開図である図３を参照して更に詳しく説明する。
【００２３】
コイルエンド部（階段状コイルエンド部とも言う）４２の周方向中央部には、軸方向最外側に位置して周方向へ延在する周方向線部である頭頂部１が設けられ、コイルエンド部４２は、頭頂部（周方向線部）１から両側のスロット収容部４０に向けて階段状に屈曲されている。
【００２４】
頭頂部（周方向線部）１の中央部には、径方向（厚さ方向）に絶縁被覆平角線３０の略厚さ分だけ段差（厚さ方向段差とも言う）３Aが設けられている。この厚さ方向段差３Aは、コイルエンド部４２の周方向一半部と他半部とを径方向に１導体線分ずらせることにより、他のコイルエンド部との重なりを可能とするための段差である。
【００２５】
２〜４は、周方向に延在する周方向線部、６〜８は軸方向に延在する軸方向線部である。 C1〜C６は、隣り合う一つの周方向線部と一つの軸方向線部との境界部をなす角部である。C７は周方向線部４とスロット収容部４０との境界部をなす角部である。コイルエンド部４２は、軸方向最外側の頭頂部１から左右のスロット収容部４０に向けて階段状に形成されている。なお、図３では、角部C1〜C７は直角に図示されているが、実際には隣接する他のコイルエンド部４２との高密度実装が可能な範囲で所定の曲率半径で屈曲乃至湾曲されていればよい。
【００２６】
（金型構造）
まず、金型構造を図４を参照して説明する。この金型構造は、階段状コイルエンド部形成用スライド型と呼ぶものとする。
【００２７】
１００は受け型セット、２００は押し型セット、１０１〜１０４は本発明で言う受け型をなす下型、２０１〜２０４は本発明で言う押し型をなす上型である。下型１０１〜１０４及び上型２０１〜２０４はそれぞれ個別に昇降可能に構成されている。未成形で直線状の絶縁被覆平角線１０は、下型１０１〜１０４と上型２０１〜２０４との間に緩やかに配置されている。
【００２８】
下型１０２は中央の下型１０１の外側に隣接配置され、下型１０３は下型１０２の外側に隣接配置され、下型１０４は下型１０３の外側に隣接配置されている。同じく、上型２０２は中央の上型２０１の両側に隣接配置され、上型２０３は上型２０２の外側に隣接配置され、上型２０４は上型２０３の外側に隣接配置されている。中央の上型２０１は、中央の下型１０１の上方に配置され、中央の下型１０１の左右両端は、上型２０１の左右端からほぼ絶縁被覆平角線１０の厚さだけ左右に飛び出している。同様に、他の下型１０２〜１０４も他の上型２０２よりも絶縁被覆平角線１０の厚さだけ左右に飛び出している。
【００２９】
（コイルエンド部４２の屈曲加工）
次に、上記金型を用いたコイルエンド部４２の屈曲加工例を図４〜図８を参照して説明する。
【００３０】
（第１折り曲げ工程）  
まず、図４に示すように、押し型セットの押し型をそれぞれ構成する上型２０１〜２０４と、受け型セットの受け型をそれぞれ構成する各下型１０１〜１０４との間に、未成形で直線状の絶縁被覆平角線１０を配置する（図４）。この時、絶縁被覆導体線１０は、長手方向に自由に移動可能となっている。  次に、図５に示すように、下型１０１と上型２０１との型ペアで絶縁被覆平角線１０を挟んで、この型ペアを下方に所定距離降下させる。これにより、頭頂部１と軸方向線部６と角部Ｃ１、Ｃ２とが形成される。
【００３１】
（第２折り曲げ工程）  
次に、図６に示すように、下型１０２上型２０２との型ペア２つで絶縁被覆平角線１０を挟んで、これら型ペアを下方に所定距離降下させる。これにより、周方向線部２と軸方向線部７と角部Ｃ３、Ｃ４とが形成される。
【００３２】
（第３折り曲げ工程）  
次に、図７に示すように、下型１０３上型２０３との型ペア２つで絶縁被覆平角線１０を挟んで、これらの型ペアを下方に所定距離降下させる。これにより、周方向線部３と軸方向線部８と角部Ｃ５、Ｃ６とが形成される。
【００３３】
（第４折り曲げ工程）  
次に、上記と同様の方法で、もしくは、他の方法で、階段状コイルエンド部であるコイルエンド部４２とスロット収容部４０との間の角部Ｃ７と周方向線部３とが形成される。
【００３４】
このように順次、下型と上型との型ペアで絶縁被覆平角線１０の所定領域を挟んでこれらの型ペアを順次所定距離降下させることにより、必要な段数の階段状コイルエンド部であるコイルエンド部４２を形成することができる。
【００３５】
（その後の工程）
上記方法により一つのコイルエンド部４２が形成されるが、ステータコイルの一つの相コイルは複数のコイルエンド部４２と複数のスロット収容部４０とを交互にもつ。したがって、一つの相コイルの各階段状コイルエンド部は、絶縁被覆導体線を一つの階段状コイルエンド部を形成した後、絶縁被覆導体線の長手方向へ所定ピッチ移動することにより、順次形成することができる。
【００３６】
その他、それぞれ異なる階段状コイルエンド部を形成するための多数の階段状コイルエンド部形成用スライド型を配置しておき、一つの相コイルの各階段状コイルエンド部を別々の階段状コイルエンド部形成用スライド型により押し曲げてもよい。
【００３７】
このようにして形成された階段状コイルエンド部を有する相コイルは、他の相コイルとともにステータコアのスロットに巻装される（図９参照）。
【００３８】
（変形態様）
上記実施形態では、コイルエンド部４２の最外側の角部Ｃ７を、他の角部Ｃ１〜角部Ｃ６の形成後に形成した。その代わりに、絶縁被覆導体線に予め角部Ｃ７を形成して絶縁被覆導体線をつづら折れ状に形成しておいてもよい。
【００３９】
この変形態様において、一つの相コイルの各階段状コイルエンド部を順次成形する工程を図８を参照して説明する。
【００４０】
絶縁被覆導体線１０には角部Ｃ７が予め形成されており、これにより絶縁被覆導体線１０は、スロット収容部４０とコイルエンド予定部４２Aとにわかれている。フロント側の階段状コイルエンド部を形成するための階段状コイルエンド部形成用スライド型３０１と、リア側の階段状コイルエンド部を形成するための階段状コイルエンド部形成用スライド型３０２とが互いに所定位置に設けられている。これらの階段状コイルエンド部形成用スライド型３０１、３０２により階段状コイルエンド部を形成した後、絶縁被覆導体線１０をX方向へ１磁極ピッチだけ送り、階段状コイルエンド部形成用スライド型３０１、３０２により次の階段状コイルエンド部形成を形成する。以下、順次、この作業を繰り返せばよい。
【００４１】
なお、ステータコアのスロットの径方向外側の導体収容位置に配置されるスロット収容部４０同士を連ねる階段状コイルエンド部は、ステータコアのスロットの径方向内側の導体収容位置に配置されるスロット収容部４０同士を連ねる階段状コイルエンド部よりも周方向幅が長くなる。したがって、スロット内の径方向外側の導体収容位置に収容されるスロット収容部４０を連ねる階段状コイルエンド部を形成するための階段状コイルエンド部形成用スライド型は、スロット内の径方向内側の導体収容位置に収容されるスロット収容部４０を連ねる階段状コイルエンド部を形成するための階段状コイルエンド部形成用スライド型とは別に製造することが好適である。
【００４２】
（実施例効果）
上記した実施例では、コイルエンド予定部分の長手方向中央部を押し曲げた後、その両側のコイルエンド予定部分を順次押し曲げていくので、この中央部寄りの押し曲げに伴って絶縁被覆導体線が金型表面を変位する際に、両側の角部形成用の金型表面で強く擦れたり、強く引っ張られたりすることがなく、それにより絶縁皮膜の伸びや傷を防止することができる。つまり、コイルエンド予定部分の押し曲げに伴う絶縁被覆導体線のコイルエンド予定部分の移動は、他の型ペアがまだコイルエンド予定部分を強く挟圧する前に行うため、上記効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】階段状コイルエンド部をもつ一本の絶縁被覆平角線の一部を示す部分斜視図である。
【図２】階段状のコイルエンド部の集合体である階段状コイルエンド構造を示す部分斜視図である。
【図３】階段状コイルエンド部の模式周方向展開平面図である。
【図４】階段状コイルエンド部の第１成形工程を示す模式縦断面図である。
【図５】階段状コイルエンド部の第２成形工程を示す模式縦断面図である。
【図６】階段状コイルエンド部の第３成形工程を示す模式縦断面図である。
【図７】階段状コイルエンド部の第４成形工程を示す模式縦断面図である。
【図８】相コイルに階段状コイルエンド部を順次形成する工程を説明するための模式図である。
【図９】階段状コイルエンド部をもつ相コイルが巻装されたステータの周方向展開図である。
【符号の説明】
【００４４】
C1〜C７   角部
１      頭頂部
２      型ペア
２      周方向線部
３      周方向線部
４      周方向線部
６      軸方向線部
７      軸方向線部
８      軸方向線部
１０      絶縁被覆導体線（絶縁被覆平角線）
１１      ステータ
１２      ステータコア
１４      スロット
１５      スロット
２０      ステータコイル
３０      絶縁被覆平角線
４０      スロット収容部
４２A      コイルエンド予定部
４２      コイルエンド部
１００      受け型セット
１０１〜１０４      下型（受け型）
２００      押し型セット
２０１〜２０４      上型（押し型）
３０１      階段状コイルエンド部形成用スライド型
３０２      階段状コイルエンド部形成用スライド型
【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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