JP5348507B2 - ステータコイルの製造方法及びそのステータコイルを用いたモータ並びそのステータコイルの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両に搭載されるモータ用のステータコイルの製造方法及びそのステータコイルを用いたモータ並びにそのステータコイルの製造装置に関する。

例えば特許文献１には、長尺の絶縁被覆導体線を曲げてスロット収容導体部及びコイルエンド導体部を交互に作製するステータコイルの製造方法が記載されている。この製造方法は、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金型ペアを絶縁被覆導体線の長手方向に所定間隔隔てて少なくとも３ペア配置し、金型ペアを互いに近づく方向に移動させてコイルエンド導体部を形成する動作と、金型ペアを絶縁被覆導体線の長手方向と直角方向へ移動させつつ絶縁被覆導体線の長手方向へ移動させる動作を同時に行ってスロット収容導体部を形成する動作とを行うものである。

特開２００９−１９４９９４号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたステータコイルの製造方法の場合、コイルエンド導体部形成工程を行う前には、それぞれの金型ペアに挟まれるようにワークとしての絶縁被覆導体線を投入する投入工程と、スロット収容導体部工程を行った後には、成形を終了したワークを金型ペアから排出する排出工程が行われる。しかし、投入工程や排出工程では、ワークが長尺状であることから、その搬送に長時間が必要になり、１つのワークが完成するまでの時間が長くなるという問題がある。また、ワークの取り扱いも煩雑であるため、生産性の低下に繋がることとなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、作業時間の短縮化を図り、生産性に優れたステータコイルの製造方法及びそのステータコイルを用いたモータ並びにそのステータコイルの製造装置を提供することを解決すべき課題とするものである。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、長尺の絶縁被覆導体線を曲げてスロット収容導体部及びコイルエンド導体部を交互に形成するステータコイルの製造方法において、前記絶縁被覆導体線を挟んで対向配置され前記絶縁被覆導体線の長手方向に所定間隔隔てて配置された複数の金型ペアと、前記金型ペアを前記絶縁被覆導体線の長手方向に回転移動可能な状態で保持する複数の保持孔を有し、該保持孔が回転軸側に向かって延びる切り欠き溝により形成されている可動保持部材と、前記可動保持部材により回転移動する前記金型ペアの軌道を規定するレールカムとを用い、前記金型ペアを前記保持孔上を移動させる動作を行なって、前記スロット収容導体部を形成するスロット収容導体部形成工程と、前記コイルエンド導体部を形成するコイルエンド導体部形成工程を行うことを特徴とする。

なお、ここで言うスロット収容導体部は、ステータコイルのうち軸方向に直線的に延在してステータコアのスロットに収容される部分を言い、コイルエンド導体部は、ステータコアの軸方向端面に沿いつつ周方向に延在して電気角略πピッチ離れた２本のスロット収容導体部を繋ぐ部分を言う。

請求項１に記載の発明によれば、絶縁被覆導体線の長手方向に所定間隔隔てて配置した複数の金型ペアの全てを、可動保持部材により絶縁被覆導体線の長手方向に回転移動させた状態で、投入された絶縁被覆導体線に対してコイルエンド導体部形成工程とスロット収容導体部形成工程とを順に行うようにしている。これにより、絶縁被覆導体線に対して、コイルエンド導体部とスロット収容導体部を交互に連続して効率よく形成することができるので、作業時間の短縮化を図り、生産性の向上を図ることができる。

特に、本発明では、可動保持部材に設けられる保持孔が、可動保持部材の回転軸側に向かって径方向に延びる切り欠き溝状に形成されていることから、その保持孔に保持された金型ペアは、保持孔上を移動することによって、可動保持部材の回転方向に沿った円弧軌道上を移動することが可能とされている。そのため、絶縁被覆導体線を挟んで鉛直方向に対向配置される複数の金型ペアを円弧軌道上で循環移動させることができるので、用いる金型ペアの個数を少なくすることができる。これにより、用いる製造装置の小型化や製造コストの低減化が可能となる。

請求項２に記載の発明は、前記保持孔は、径方向内方側の先端部に前記金型ペアの回転移動方向側へ向かって屈曲した第１屈曲部を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、保持孔に第１屈曲部が設けられていることによって、隣り合う金型ペア同士が最も接近した状態をより長い時間維持できる。そのため、金型ペアに挟持されて搬送される絶縁被覆導体線が金型ペアから排出される際に、トラブル等が発生することなく金型ペアから容易に排出させることができる。

請求項３に記載の発明は、前記保持孔は、径方向外方側の先端部に前記金型ペアの回転移動方向側に向かって屈曲した第２屈曲部を有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、保持孔に第２屈曲部が設けられていることによって、隣り合う金型ペア同士が最も接近した状態をより長い時間維持できる。そのため、回転移動する金型ペアに絶縁被覆導体線が投入される際に、トラブル等が発生することなく金型ペアに容易に投入することができる。

請求項４に記載の発明は、前記レールカムは、環状に形成された軌道溝を有することを特徴とする。請求項４に記載の発明によれば、同一の金型ペアを循環させて繰り返し用いて連続成形することが可能となるので、作業効率の向上を図ることができる。

請求項５に記載の発明は、前記軌道溝は、前記金型ペアが回転移動方向へ等速で移動する第１等速区間と、前記金型ペアが回転移動方向へ減速して移動する減速区間と、前記金型ペアが回転移動方向へ前記第１等速区間よりも遅い等速で移動する第２等速区間と、前記金型ペアが回転移動方向へ増速して移動する増速区間とを有することを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、軌道溝に減速区間を設けることによって、隣り合う金型ペア同士が互いに接近する動作を行うようにすることができる。これにより、スロット収容導体部を形成するスロット収容導体部形成工程に必要な金型ペアの動作を得ることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５に記載のステータコイルの製造方法は、前記金型ペアに前記絶縁被覆導体線を投入させる投入工程と、前記絶縁被覆導体線に前記スロット収容導体部及び前記コイルエンド導体部を形成する工程と、前記金型ペアから前記絶縁被覆導体線を排出させる排出工程とを行なうものであって、前記排出工程は、前記絶縁被覆導体線の長手方向へ移動する各前記金型ペアを互いに遠ざかる方向へ移動させることによって前記金型ペアから前記絶縁被覆導体線を排出させることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、スロット収容導体部形成工程終了後の絶縁被覆導体線を適切に排出することが可能となる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法により製造されたステータコイルがステータコアのスロットに挿入されていることを特徴とするモータである。

請求項７に記載の発明によれば、作業時間の短縮化を図り、生産性に優れた製造方法で製造されたステータコイルを用いたモータが実現される。

請求項８に記載の発明は、長尺の絶縁被覆導体線を曲げてスロット収容導体部及びコイルエンド導体部を交互に作製するステータコイルの製造装置であって、前記絶縁被覆導体線を挟んで対向し前記絶縁被覆導体線の長手方向に所定間隔隔てて配置された複数の金型ペアと、前記金型ペアを前記絶縁被覆導体線の長手方向に回転移動可能な状態で保持する可動保持部材と、前記可動保持部材により回転移動する前記金型ペアの軌道を規定するレールカムと、前記可動保持部材により回転移動する各前記金型ペアをそれらの対向方向に進退移動させるカム部材と、を備え、前記可動保持部材は、前記金型ペアを保持する複数の保持孔を有し、該保持孔は前記可動保持部材の径方向に延びる切り欠き溝により形成されていることを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、作業時間の短縮化を図り、生産性の向上を図ることができるステータコイルの製造方法を実施することができる。また、可動保持部材の金型ペアを保持する保持孔が、径方向に延びる切り欠き溝により形成されていることから、複数の金型ペアを円弧軌道上で循環移動させることができるので、用いる金型ペアの個数を少なくし、製造装置を小型化することができる。

階段状のコイルエンド導体部をもつ１本の絶縁被覆平角線の一部を示す部分斜視図である。 階段状のコイルエンド導体部の集合体であるクランク型コイルエンドの形状を示す部分斜視図である。 図１に示す階段状のコイルエンド導体部の拡大周方向展開図である。 図２に示すクランク型コイルエンドの一部周方向展開図である。 実施形態に係るステータコイルの製造方法に用いる製造装置の内部構造を示す斜視図である。 実施形態に係るステータコイルの製造方法に用いる製造装置の内部構造を示す斜視図である。 実施形態に係るステータコイルの製造方法に用いる製造装置の内部構造を示す斜視図である。 実施形態に係るステータコイルの製造方法に用いる製造装置における複数の金型ペアの配置状態を示す斜視図である。 実施形態に係るステータコイルの製造方法に用いる製造装置における一つの金型ペアの斜視図である。 実施形態に係るステータコイルの製造方法に用いる製造装置における可動保持部材の平面図である。 実施形態に係るステータコイルの製造方法に用いる製造装置における一方のレールカムの斜視図である。 実施形態に係るステータコイルの製造方法に用いる製造装置における一方のレールカムの平面図である。 実施形態に係るステータコイルの製造方法に用いる製造装置におけるカム部材の斜視図である。 実施形態の製造方法において絶縁被覆導体線の曲げ工程の全工程を示す説明図であって、（ａ）は金型ペアを周方向に展開した状態を示す展開図、（ｂ）は可動保持部材の平面図、（ｃ）はレールカムの平面図である。 実施形態の製造方法において金型ペアが絶縁被覆導体線の投入工程直前位置に移動した状態を示す説明図であって、（ａ）は金型ペアを周方向に展開した状態を示す展開図、（ｂ）は可動保持部材の平面図、（ｃ）はレールカムの平面図である。 実施形態の製造方法において金型ペアが絶縁被覆導体線の投入工程位置を移動する状態を示す説明図であって、（ａ）は金型ペアを周方向に展開した状態を示す展開図、（ｂ）は可動保持部材の平面図、（ｃ）はレールカムの平面図である。 実施形態の製造方法において金型ペアがコイルエンド導体部形成工程位置に移動した状態を示す説明図であって、（ａ）は金型ペアを周方向に展開した状態を示す展開図、（ｂ）は可動保持部材の平面図、（ｃ）はレールカムの平面図である。 実施形態の製造方法において金型ペアがスロット収容導体部形成工程開始位置に移動した状態を示す説明図であって、（ａ）は金型ペアを周方向に展開した状態を示す展開図、（ｂ）は可動保持部材の平面図、（ｃ）はレールカムの平面図である。 実施形態の製造方法において金型ペアがスロット収容導体部形成工程中間位置に移動した状態を示す説明図であって、（ａ）は金型ペアを周方向に展開した状態を示す展開図、（ｂ）は可動保持部材の平面図、（ｃ）はレールカムの平面図である。 実施形態の製造方法において金型ペアがスロット収容導体部形成工程終了位置に移動した状態を示す説明図であって、（ａ）は金型ペアを周方向に展開した状態を示す展開図、（ｂ）は可動保持部材の平面図、（ｃ）はレールカムの平面図である。 実施形態の製造方法において金型ペアが絶縁被覆導体線の排出工程開始位置に移動した状態を示す説明図であって、（ａ）は金型ペアを周方向に展開した状態を示す展開図、（ｂ）は可動保持部材の平面図、（ｃ）はレールカムの平面図である。 実施形態の製造方法において金型ペアが絶縁被覆導体線排の排出工程位置を移動する状態を示す説明図であって、（ａ）は金型ペアを周方向に展開した状態を示す展開図、（ｂ）は可動保持部材の平面図、（ｃ）はレールカムの平面図である。

以下、ステータコイルを構成する各コイル導体に階段状のコイルエンド導体部を形成するための本発明の好適な実施形態を、図面を参照して説明する。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。

まず、各コイル導体のコイルエンド導体部が階段状に形成されたこの実施形態のステータコイル（以下、クランク型ステータコイルとも称する）について、図１〜図４を参照して説明する。図１は、このクランク型ステータコイルの１本のコイル導体をなす絶縁被覆平角線３０を示す部分斜視図であり、図２は、階段状のコイルエンド導体部４２の集合体であるクランク型コイルエンドを示す部分斜視図である。

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。

ステータコイル２０は分布巻き（好適には波巻き）された星形接続三相巻線であって、波巻き構造の各相コイルは、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。

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の被覆を行い、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。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導体部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つのスロット収容導体部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導体部４２とを有している。

絶縁被覆平角線３０のコイルエンド導体部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。

コイルエンド導体部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、コイルエンド導体部４２は、頭頂部（周方向線部）１から両側のスロット収容導体部４０に向けて階段状に屈曲されている。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、コイルエンド導体部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、他のコイルエンド導体部との重なりを可能とするための段差である。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とスロット収容導体部４０との境界部をなす角部である。コイルエンド導体部４２は、軸方向最外側の頭頂部１から左右のスロット収容導体部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導体部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。各コイルエンド導体部４２を組み合わせて、ステータコイルのクランク型コイルエンドが図４に示すように形成される。

結局、この実施形態では、長尺のコイル導体すなわち絶縁被覆平角線３０にその長手方向所定ピッチでコイルエンド導体部４２を形成することにより周方向展開された波巻きコイルである相コイルを形成し、各相の相コイルをそれらのコイルエンド導体部４２を高密度に組み合わせることによりベルト状の周方向展開ステータコイルを製造し、この周方向展開ステータコイルをステータコアのスロットに順次挿入してステータを完成させる。

この実施形態のステータコイルは、軸方向突出長が極限まで縮小されたため、製造が非常に困難となるクランク型コイルエンドをもつが、各絶縁被覆平角線３０すなわち各コイル導体のコイルエンド導体部４２の曲げ工程並びに各コイルエンド導体部４２の組み合わせ工程を行うことにより、各コイル導体をステータコアに巻装する前に周方向展開状態で予め作製しておくため、ステータコイルの製造を容易化することができるという効果を奏するものである。

つまり、この実施形態のステータコイルは、絶縁被覆平角線３０すなわちコイル導体を曲げてコイルエンド導体部とスロット収容導体部とを交互に形成するコイル導体曲げ工程、曲げられた各絶縁被覆平角線３０すなわちコイルエンドを組み合わせて周方向展開ステータコイルを作製する周方向展開ステータコイル作製工程、周方向展開ステータコイルをステータコアのスロットに挿入するスロット挿入工程の３つの段階を経て作製される。本発明は、コイル導体曲げ工程の改善を図ったものであり、以下、コイル導体曲げ工程の実施形態について具体的に説明する。

まず、本実施形態のステータコイルの製造方法に用いる製造装置について図５〜図１３を参照して説明する。図５〜図７は、本実施形態に係るステータコイルの製造方法に用いる製造装置の内部構造を示す斜視図である。本実施形態で用いる製造装置は、円筒面循環縦型タイプのものであり、図５〜図７に示すように、複数の金型ペア５０と、金型ペア５０を保持して回転搬送する可動保持部材６０と、金型ペア５０の軌道を規定するレールカム７０（図１１及び図１２参照）と、金型ペア５０の配列方向に沿って金型ペア５０の周囲に設けられたカム部材８０とを備えている。

金型ペア５０は、図９に示すように、絶縁被覆導体線３０を挟んで対向配置された一対のダイ５１及びパンチ５２により構成されている。一対のダイ５１及びパンチ５２は、互いに対向方向に進退移動可能なように、長尺板状の基部５３に対して摺動自在に取り付けられている。ダイ５１及びパンチ５２の対向面には、両対向面で挟持した絶縁被覆導体線３０に階段状のコイルエンド導体部４２を成形する型面がそれぞれ形成されている。ダイ５１及びパンチ５２の基部５３と反対側の面には、カム部材８０の第１〜第４ガイド部８１〜８４の何れかに嵌合配置されるカムフォロア５１ａ、５２ａがそれぞれ設けられている。

また、基部５３の長手方向（ダイ５１及びパンチ５２の対向方向）の両端には、長手方向外方へそれぞれ突出した軸部が設けられており、その軸部には、可動保持部材６０の保持孔６１内に配置されるローラ５４が回転可能に取り付けられている。そして、各軸部の先端には、保持孔６１の幅よりも幅広に形成された支持部５５がそれぞれ設けられている。各支持部５５には、レールカム７０の軌道溝７１内に嵌合配置されるカムフォロア５６がそれぞれ取り付けられている。

この金型ペア５０は、図８に示すように、本実施形態の製造装置では１３個のものが用いられており、ダイ５１及びパンチ５２が絶縁被覆導体線３０を挟んで鉛直方向に対向する状態で、円周方向（絶縁被覆導体線３０の長手方向）に沿って所定間隔隔てて並列状に配置されている。この場合、先頭から奇数番目に配置された金型ペア５０は、ダイ５１が下方でパンチ５２が上方に位置し、先頭から偶数番目に配置された金型ペア５０は、ダイ５１が上方でパンチ５２が下方に位置するように配置されている。つまり、ダイ５１が下方でパンチ５２が上方に位置する金型ペア５０と、ダイ５１が上方でパンチ５２が下方に位置する金型ペア５０とが交互に配置されている。

可動保持部材６０は、図９に示すように、基台９０（図５参照）上に立設された回転軸部６５の両端部に固定された上下一対の円形プレートにより構成されている。この可動保持部材６０には、図１０に示すように、金型ペア５０を保持する１３個の保持孔６１が設けられている。この保持孔６１は、可動保持部材６０の外周側から回転軸側に向かって径方向に延びる切り欠き溝により形成されている。保持孔６１の径方向内方側の先端部には、可動保持部材６０の回転方向すなわち金型ペア５０の回転移動方向（矢印Ｘ方向）側へ向かって屈曲した第１屈曲部６１ａが設けられている。また、保持孔６１の径方向外方側の先端部には、可動保持部材６０の回転方向すなわち金型ペア５０の回転移動方向（矢印Ｘ方向）側へ向かって屈曲した第２屈曲部６１ｂが設けられている。第１屈曲部６１ａ及び第２屈曲部６１ｂの屈曲角や長さは、可動保持部材６０の回転方向（矢印Ｘ方向）の一つ前にある保持孔６１との関係においてそれぞれ調整されている。

この可動保持部材６０に対して、１３個の金型ペア５０は、基部５３の両端に設けられたローラ５４が両可動保持部材６０のそれぞれの保持孔６１内に保持されて、支持部５５により支持された状態で配設されている。これにより、各金型ペア５０は、可動保持部材６０に支持された状態で、保持孔６１の延伸方向すなわち可動保持部材６０の径方向に往復移動可能とされている。

レールカム７０は、可動保持部材６０と略同じ大きさの一対の円形プレートにより構成されている。このレールカム７０は、連結部材（図示せず）により連結固定された状態で、可動保持部材６０の回転軸方向外側に配置されている。図１１及び図１２に示すように、レールカム７０の互いに対向する面には、可動保持部材６０に保持されて回転移動する金型ペア５０の軌道を規定する環状の軌道溝７１がそれぞれ設けられている。各軌道溝７１には、金型ペア５０の基部５３の上下両端に設けられたカムフォロア５６が嵌合されており、可動保持部材６０により回転移動する金型ペア５０は、軌道溝７１に沿って矢印Ｘ方向へ搬送される。

この軌道溝７１は、レールカム７０の外周端に沿って同曲率で円弧状に延びる大円弧部７１ａと、レールカム７０の中央円孔７０ａに沿って同曲率で円弧状に延びる小円弧部７１ｂと、大円弧部７１ａの一端から小円弧部７１ｂの一端まで曲率が徐々に大きくなるように変化する大曲率変化部７１ｃと、小円弧部７１ｂの他端から大円弧部７１ａの他端まで曲率が徐々に小さくなるように変化する小曲率変化部７１ｄとからなる異形円環状に形成されている。

これにより、大円弧部７１ａは、金型ペア５０が回転移動方向へ等速で移動する第１等速区間Ａを形成し、小円弧部７１ｂは、金型ペア５０が回転移動方向へ第１等速区間よりも遅い等速で移動する第２等速区間Ｂを形成する。また、大曲率変化部７１ｃは、金型ペア５０が回転移動方向へ減速して移動する減速区間Ｃを形成し、小曲率変化部７１ｄは、金型ペア５０が回転移動方向へ増速して移動する増速区間Ｄを形成する。本実施形態の製造装置では、大円弧部７１ａ（第１等速区間Ａ）の略中央部で絶縁被覆導体線３０が投入され、小円弧部７１ｂ（第２等速区間Ｂ）の略中央部で絶縁被覆導体線３０が排出されるようになっている。すなわち、絶縁被覆導体線３０の投入から排出まで金型ペア５０が軌道溝７１を略半周移動する間に、金型ペア５０によりコイルエンド導体部形成工程とスロット収容導体部形成工程が行われる。

なお、金型ペア５０が上記のような異形円環状の軌道溝７１に沿って移動可能となるのは、金型ペア５０を保持する可動保持部材６０の保持孔６１が可動保持部材６０の径方向に延伸した切り欠き溝により形成されていることによって、金型ペア５０が可動保持部材６０の径方向に往復移動可能にされているからである。そして、保持孔６１の径方向内方側の先端部に第１屈曲部６１ａが設けられていることにより、絶縁被覆導体線３０が排出される際に、隣り合う金型ペア５０同士が最接近した状態をより長い時間維持できることから、絶縁被覆導体線３０の容易な排出を可能にしている。また、保持孔６１の径方向外方側の先端部に第２屈曲部６１ｂが設けられていることにより、絶縁被覆導体線３０が投入される際に、隣り合う金型ペア５０同士が最接近した状態をより長い時間維持できることから、絶縁被覆導体線３０の容易な投入を可能にしている。

カム部材８０は、図６及び図１３に示すように、金型ペア５０の配列方向に沿って金型ペア５０の外周側に設けられている。カム部材８０は、全体として略円筒状に形成されており、軸方向において６個に分割形成された円環状の第１〜第６部材８０ａ〜８０ｆにより構成されている。これら第１〜第６部材８０ａ〜８０ｆは、図５に示すように、基台９０上に立設された複数の支持部材８８により支持されている。

そして、最上方に位置する第１部材８０ａと第２部材８０ｂの間には、奇数番目に配置された金型ペア５０のパンチ５２のカムフォロア５２ａが嵌合配置される第１ガイド部８１が形成され、第４部材８０ｄと第５部材８０ｅの間には、奇数番目に配置された金型ペア５０のダイ５１のカムフォロア５１ａが嵌合配置される第２ガイド部８２が形成されている。また、第２部材８０ｂと第３部材８０ｃの間には、偶数番目に配置された金型ペア５０のダイ５１のカムフォロア５１ａが嵌合配置される第３ガイド部８３が形成され、第５部材８０ｅと第６部材８０ｆの間には、偶数番目に配置された金型ペア５０のパンチ５２のカムフォロア５２ａが嵌合配置される第４ガイド部８４が形成されている。

これにより、奇数番目に配置された金型ペア５０のダイ５１及びパンチ５２と、偶数番目に配置された金型ペア５０のダイ５１及びパンチ５２の４個の金型は、それぞれ独立した異なる移動動作を行うように設定されている。具体的には、可動保持部材６０により回転移動する各金型ペア５０の、所定の回転移動位置におけるダイ５１及びパンチ５２の対向方向の相対位置を規定するようにされている。

＜製造方法の説明＞
次に、上記のように構成された製造装置を用いて行われるコイル導体曲げ工程について図１４〜図２２を参照して説明する。図１４は、本実施形態の製造方法において絶縁被覆導体線３０の曲げ工程の全工程を示す説明図であって、（ａ）は金型ペア５０を周方向に展開した状態を示す展開図、（ｂ）は可動保持部材６０の平面図、（ｃ）はレールカム７０の平面図である。なお、図１４（ａ）においては、絶縁被覆導体線３０に形成されたコイルエンド導体部４２の形状が簡略した状態で記載されているが、実際には図１及び図３に示すような階段状に形成される。また、図１４（ｂ）（ｃ）において外周側に示された円弧状太線は、図１４（ａ）に示された金型ペア５０が位置する範囲を示すものである。以上の二点の事項に関しては、図１５〜図２２においても同様である。

そして、図１５〜図２２は、絶縁被覆導体線３０の投入工程、コイルエンド導体部形成工程、スロット収容導体部形成工程、及び排出工程における金型ペア５０の動作を示す図であって、可動保持部材６０の回転方向（矢印Ｘ方向）に移動する金型ペア５０のうち、先頭から４個の金型ペア５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄのみの動作を示している。

上記の製造装置は、駆動部（図示せず）により回転軸部６５を回転させると回転軸部６５を中心にして可動保持部材６０が等速で回転する。これにより、可動保持部材６０に保持された全ての金型ペア５０が、可動保持部材６０の回転方向（矢印Ｘ方向、絶縁被覆導体線３０の長手方向）に回転移動し、軌道溝７１に沿って搬送される。このとき、各金型ペア５０のダイ５１及びパンチ５２は、カム部材８０の第１〜第４ガイド部８１〜８４の何れかに接触して回転移動することにより、所定の回転移動位置におけるダイ５１及びパンチ５２の対向方向（上下方向）の相対位置が規定されている。

＜投入工程＞
上記のように金型ペア５０が回転移動している状態で軌道溝７１の大円弧部７１ａ（第１等速区間）を移動する金型ペア５０は、図１５及び図１６に示すように、ダイ５１とパンチ５２が対向方向に離れた状態になっており、大円弧部７１ａの略中央位置において金型ペア５０Ａのダイ５１とパンチ５２の間に絶縁被覆導体線３０が投入される。このとき、４個の金型ペア５０Ａ〜５０Ｄは、軌道溝７１の大円弧部７１ａ（第１等速区間）を移動するため、間隔（ピッチ）が一定に保持される。特に、本実施形態の場合、金型ペア５０Ａ〜５０Ｄを保持している可動保持部材６０の保持孔６１に第２屈曲部６１ｂが設けられていることによって、隣り合う金型ペア５０同士が最も接近した状態をより長い時間維持できる。そのため、後続の金型ペア５０Ｂ〜５０Ｄに対する絶縁被覆導体線３０の投入が容易に行われる。

＜コイルエンド導体部形成工程＞
続いて、絶縁被覆導体線３０が投入された金型ペア５０Ａは、図１６に示すように、軌道溝７１に沿って回転移動するにつれてダイ５１とパンチ５２が互いに接近するように進出移動を開始する。そして、金型ペア５０Ａが図１７に示す位置に移動すると、ダイ５１とパンチ５２で絶縁被覆導体線３０を挟持する。これにより、絶縁被覆導体線３０のダイ５１とパンチ５２で挟持された部分に、下方に凸となった階段状のコイルエンド導体部４２が形成される。その後、金型ペア５０Ａは、ダイ５１とパンチ５２でコイルエンド導体部４２を挟持したまま移動する。

なお、後続の金型ペア５０Ｂ〜５０Ｄも金型ペア５０Ａと同様に、図１７における金型ペア５０Ａの位置に移動したときに、それぞれのダイ５１とパンチ５２で絶縁被覆導体線３０を挟持して階段状のコイルエンド導体部４２を形成し、コイルエンド導体部４２を挟持した状態で移動する。この場合、４個の金型ペア５０Ａ〜５０Ｄは、ダイ５１が下方でパンチ５２が上方に位置する金型ペア５０Ａ、５０Ｃと、ダイ５１が上方でパンチ５２が下方に位置する金型ペア５０Ｂ、５０Ｄとが交互に配置されているので、下方に凸となった階段状のコイルエンド導体部４２と、上方に凸となった階段状のコイルエンド導体部４２が交互に形成される。

＜スロット収容導体部形成工程＞
コイルエンド導体部形成工程を終了した金型ペア５０Ａは、図１８に示すように、軌道溝７１の大円弧部７１ａ（第１等速区間）から大曲率変化部７１ｃ（減速区間Ｃ）へと移行し、徐々に減速して移動する。そして、後続の金型ペア５０Ｂ〜５０Ｄも大曲率変化部７１ｃ（減速区間Ｃ）へと移行し、徐々に減速して移動すると、図１９に示すように、各金型ペア５０Ａ〜５０Ｄの間隔（ピッチ）が次第に小さくなる。すなわち、隣り合う金型ペア５０同士が互いに接近する。このとき、奇数番目に配置された金型ペア５０Ａ、５０Ｃは、第１及び第２ガイド部８１、８２に案内されて上下方向へ変位することなく回転移動する。一方、偶数番目に配置された金型ペア５０Ｂ、５０Ｄは、大曲率変化部７１ｃ（減速区間Ｃ）へ移行すると同時に、第３及び第４ガイド部８３、８４に案内されて回転移動しつつ上方へ移動する。

これにより、金型ペア５０Ａに挟持されたコイルエンド導体部４２の金型ペア５０Ｂ側の端部と、金型ペア５０Ｂに挟持されたコイルエンド導体部４２の金型ペア５０Ａ側の端部がそれぞれ屈曲される。そして、図２０に示すように、金型ペア５０Ａが大曲率変化部７１ｃ（減速区間Ｃ）の終端に到達すると、金型ペア５０Ａと金型ペア５０Ｂは最も接近した状態となる。これにより、金型ペア５０Ａに挟持されたコイルエンド導体部４２と、金型ペア５０Ｂに挟持されたコイルエンド導体部４２との間に、コイルエンド導体部４２に対して略直角に屈曲されたスロット収容導体部４０が形成される。

なお、後続する金型ペア５０Ｂと５０Ｃの間、及び金型ペア５０Ｃと５０ＤＣの間にも、金型ペア５０Ａと５０Ｂの場合と同様に、順次スロット収容導体部４０が形成される。

＜排出工程＞
スロット収容導体部形成工程を終了した金型ペア５０Ａは、図２１に示すように、軌道溝７１の大曲率変化部７１ｃ（減速区間Ｃ）から小円弧部７１ｂ（第２等速区間）へと移行し、大円弧部７１ａ（第１等速区間）よりも遅い速度で移動する。金型ペア５０Ａは、小円弧部７１ｂ（第２等速区間）へ移行すると同時に、第１ガイド部８１により案内されるパンチ５２が回転移動しつつ上方へ変位する。そして、第２ガイド部８２により案内されるダイ５１は、パンチ５２の上方変位開始から少し遅れて、回転移動しつつ下方へ変位する。これにより、金型ペア５０Ａに挟持されていたコイルエンド導体部４２が解放される。この金型ペア５０Ａのダイ５１とパンチ５２の動作は、奇数番目に配置された金型ペア５０Ｃについても同様に行われる。

また、図２２に示すように、後続する金型ペア５０Ｂは、小円弧部７１ｂ（第２等速区間）へ移行すると同時に、第４ガイド部８４により案内されるパンチ５２が回転移動しつつ下方へ変位する。そして、第３ガイド部８３により案内されるダイ５１は、パンチ５２の下方変位開始から少し遅れて、回転移動しつつ上方へ変位する。これにより、金型ペア５０Ｂに挟持されていたコイルエンド導体部４２が解放される。この金型ペア５０Ｂのダイ５１とパンチ５２の動作は、偶数番目に配置された金型ペア５０Ｄについても同様に行われる。

このようにして、金型ペア５０Ａ〜５０Ｄが小円弧部７１ｂの略中央位置に移動したときに、絶縁被覆導体線３０は直進することによって金型ペア５０Ａ〜５０Ｄのダイ５１とパンチ５２の間から排出される。

なお、金型ペア５０Ａ〜５０Ｄが軌道溝７１の小円弧部７１ｂ（第２等速区間）を移動する際には、金型ペア５０Ａ〜５０Ｄの間隔（ピッチ）が一定に保持される。特に、本実施形態の場合、金型ペア５０Ａ〜５０Ｄを保持している可動保持部材６０の保持孔６１に第１屈曲部６１ａが設けられていることによって、隣り合う金型ペア５０同士が最も接近した状態をより長い時間維持できる。そのため、金型ペア５０Ａ〜５０Ｄに挟持されて搬送される絶縁被覆導体線３０がトラブルを発生することなく、金型ペア５０Ａ〜５０Ｄから容易に離脱して排出される。

このようにして、排出工程を終了して排出された絶縁被覆導体線３０には、コイルエンド導体部４２とスロット収容導体部４０とが交互に形成されており、これによりステータコイルを構成する所望のコイル導体が得られる。

＜実施形態の効果＞
本実施形態のステータコイルの製造方法によれば、絶縁被覆導体線３０の長手方向に所定間隔隔てて配置した複数の金型ペア５０の全てを、可動保持部材６０により絶縁被覆導体線３０の長手方向に移動させた状態で、投入された絶縁被覆導体線３０に対してコイルエンド導体部形成工程とスロット収容導体部形成工程とを順に行うようにしている。そのため、絶縁被覆導体線３０に対して、コイルエンド導体部４２とスロット収容導体部４０を交互に連続して効率よく形成することができるので、作業時間の短縮化を図り、生産性の向上を図ることができる。

特に、本実施形態では、可動保持部材６０に設けられる保持孔６１が、可動保持部材６０の回転軸側に向かって径方向に延びる切り欠き溝状に形成されていることから、金型ペア５０を、保持孔上を移動させることによって円弧軌道上で循環移動させることができるので、用いる金型ペア５０の個数を少なくすることができる。これにより、用いる製造装置の小型化や製造コストの低減化が可能となる。

また、本実施形態では、金型ペア５０を保持する保持孔６１が第１屈曲部６１ａを有することから、絶縁被覆導体線３０が金型ペア５０から排出される際に、隣り合う金型ペア５０同士が最も接近した状態をより長い時間維持できるため、絶縁被覆導体線３０が金型ペア５０から排出される際に、トラブル等が発生することなく絶縁被覆導体線３０を金型ペアから容易に排出させることができる。

また、本実施形態では、金型ペア５０を保持する保持孔６１が第２屈曲部６１ｂを有することから、回転移動する金型ペア５０に絶縁被覆導体線３０が投入される際に、隣り合う金型ペア５０同士が最も接近した状態をより長い時間維持できるため、トラブル等が発生することなく絶縁被覆導体線３０を金型ペア５０に容易に投入することができる。

また、本実施形態では、レールカム７０は、環状に形成された軌道溝７１を有することから、同一の金型ペア５０を循環させて繰り返し用いて連続成形することが可能となるので、作業効率の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、レールカム７０の軌道溝７１に減速区間Ｃ（大曲率変化部７１ｃ）を設けて、隣り合う金型ペア５０同士が互いに接近する動作を行うようにしているため、スロット収容導体部４０を形成するスロット収容導体部形成工程に必要な金型ペア５０の動作を得ることができる。

また、本実施形態では、排出工程は、絶縁被覆導体線３０の長手方向へ移動する各金型ペア５０を互いに遠ざかる方向へ移動させることによって金型ペア５０から絶縁被覆導体線３０を排出させるようにしているため、スロット収容導体部形成工程終了後の絶縁被覆導体線３０を適切に排出することができる。

また、本実施形態で用いるステータコイルの製造装置は、上記のように構成された金型ペア５０と、可動保持部材６０と、レールカム７０と、カム部材８０とを備えているため、作業時間の短縮化を図り、生産性の向上を図ることができるステータコイルの製造方法を実施することができる。また、可動保持部材６０の金型ペア５０を保持する保持孔６１が、径方向に延びる切り欠き溝により形成されていることから、複数の金型ペア５０を円弧軌道上で循環移動させることができるので、用いる金型ペア５０の個数を少なくし、製造装置を小型化することができる。

なお、上記実施形態では、１３個の金型ペア５０を用いていたが、金型ペアの個数は、１本の絶縁被覆導体線３０に対して形成すべきコイルエンド導体部４２の数を考慮して適宜変更することができる。

１１…ステータ、 １２…ステータコア、 １４、１５…スロット、 ２０…ステータコイル、 ３０…絶縁被覆平角線、 ４０…スロット収容導体部、 ４２…コイルエンド導体部、 ５０…金型ペア、 ５１…ダイ、 ５２…パンチ、 ６０…可動保持部材、 ６１…保持孔、 ６１ａ…第１屈曲部、 ６１ｂ…第２屈曲部、 ７０…レールカム、 ７１…軌道溝、 ８０…カム部材、 ８１…第１ガイド部、 ８２…第２ガイド部、 ８３…第３ガイド部、 ８４…第４ガイド部。

Claims (8)

1. 長尺の絶縁被覆導体線を曲げてスロット収容導体部及びコイルエンド導体部を交互に形成するステータコイルの製造方法において、
   前記絶縁被覆導体線を挟んで対向配置され前記絶縁被覆導体線の長手方向に所定間隔隔てて配置された複数の金型ペアと、前記金型ペアを前記絶縁被覆導体線の長手方向に回転移動可能な状態で保持する複数の保持孔を有し、該保持孔が回転軸側に向かって延びる切り欠き溝により形成されている可動保持部材と、前記可動保持部材により回転移動する前記金型ペアの軌道を規定するレールカムとを用い、
   前記金型ペアを前記保持孔上を移動させる動作を行なって、前記スロット収容導体部を形成するスロット収容導体部形成工程と、前記コイルエンド導体部を形成するコイルエンド導体部形成工程を行うことを特徴とするステータコイルの製造方法。
2. 前記保持孔は、径方向内方側の先端部に前記金型ペアの回転移動方向側へ向かって屈曲した第１屈曲部を有することを特徴とする請求項１記載のステータコイルの製造方法。
3. 前記保持孔は、径方向外方側の先端部に前記金型ペアの回転移動方向側に向かって屈曲した第２屈曲部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のステータコイルの製造方法。
4. 前記レールカムは、環状に形成された軌道溝を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のステータコイルの製造方法。
5. 前記軌道溝は、前記金型ペアが回転移動方向へ等速で移動する第１等速区間と、前記金型ペアが回転移動方向へ減速して移動する減速区間と、前記金型ペアが回転移動方向へ前記第１等速区間よりも遅い等速で移動する第２等速区間と、前記金型ペアが回転移動方向へ増速して移動する増速区間とを有することを特徴とする請求項４に記載のステータコイルの製造方法。
6. 請求項１〜５に記載のステータコイルの製造方法は、前記金型ペアに前記絶縁被覆導体線を投入させる投入工程と、前記絶縁被覆導体線に前記スロット収容導体部及び前記コイルエンド導体部を形成する工程と、前記金型ペアから前記絶縁被覆導体線を排出させる排出工程とを行なうものであって、
   前記排出工程は、前記絶縁被覆導体線の長手方向へ移動する各前記金型ペアを互いに遠ざかる方向へ移動させることによって前記金型ペアから前記絶縁被覆導体線を排出させることを特徴とするステータコイルの製造方法。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の方法により製造されたステータコイルがステータコアのスロットに挿入されていることを特徴とするモータ。
8. 長尺の絶縁被覆導体線を曲げてスロット収容導体部及びコイルエンド導体部を交互に作製するステータコイルの製造装置であって、
   前記絶縁被覆導体線を挟んで対向し前記絶縁被覆導体線の長手方向に所定間隔隔てて配置された複数の金型ペアと、
   前記金型ペアを前記絶縁被覆導体線の長手方向に回転移動可能な状態で保持する可動保持部材と、
   前記可動保持部材により回転移動する前記金型ペアの軌道を規定するレールカムと、
   前記可動保持部材により回転移動する各前記金型ペアをそれらの対向方向に進退移動させるカム部材と、を備え、
   前記可動保持部材は、前記金型ペアを保持する複数の保持孔を有し、該保持孔は前記可動保持部材の径方向に延びる切り欠き溝により形成されていることを特徴とするステータコイルの製造装置。

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