特開 2023-89500 コイルの製造方法、コイル、及びコイル素材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023089500

(43)【公開日】2023-06-28

(54)【発明の名称】コイルの製造方法、コイル、及びコイル素材

(51)【国際特許分類】

   H01F 41/04 20060101AFI20230621BHJP

   H01F 5/00 20060101ALI20230621BHJP

   H01F 27/28 20060101ALI20230621BHJP

   H02K 3/04 20060101ALN20230621BHJP

   H02K 15/04 20060101ALN20230621BHJP

   H01F 17/04 20060101ALN20230621BHJP

【ＦＩ】

H01F41/04 A

H01F5/00 F

H01F27/28 147

H02K3/04 E

H02K15/04 A

H01F17/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021204027

(22)【出願日】2021-12-16

(71)【出願人】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 司

(72)【発明者】

【氏名】金澤 樹

(72)【発明者】

【氏名】大高 憲道

(72)【発明者】

【氏名】小川 範子

(72)【発明者】

【氏名】市川 幸平

【テーマコード（参考）】

5E043

5E062

5E070

5H603

5H615

【Ｆターム（参考）】

5E043AA06

5E062EE01

5E062EE08

5E070CC02

5H603AA09

5H603CB01

5H603CE02

5H603CE05

5H615AA01

5H615PP17

5H615QQ03

5H615SS04

(57)【要約】

【課題】矩形断面のコイル素材からコイルを製造する際のコストを低減すると共に、品質の確保を容易にする。
【解決手段】コイルの製造方法は、複数の第１コイル片と、複数の第１コイル片と所定方向に交互に並んで配置され、複数の第１コイル片と互いに一体的に接続された複数の第２コイル片と、複数の折り曲げ部とを含み、矩形断面を有するコイル素材を用意することと、複数の第１コイル片と複数の第２コイル片とのそれぞれが交互に折り重なるように、複数の折り曲げ部においてコイル素材を折り曲げることで、らせん状のコイルを形成すること、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の第１コイル片と、前記複数の第１コイル片と所定方向に交互に並んで配置され、複数の第１コイル片と互いに一体的に接続された複数の第２コイル片と、複数の折り曲げ部とを含み、矩形断面を有するコイル素材を用意することと、
前記複数の第１コイル片と前記複数の第２コイル片とのそれぞれが交互に折り重なるように、前記複数の折り曲げ部において前記コイル素材を折り曲げることで、らせん状のコイルを形成すること、
を備えるコイルの製造方法。

【請求項2】

前記コイル素材は、平板状である、
請求項１に記載のコイルの製造方法。

【請求項3】

前記第１コイル片は、
前記所定方向に延びる第１縦部と、
前記第１縦部から前記所定方向に交差する第１横方向に延びる第１横部と、
を含み、
前記第２コイル片は、
前記第１横部から前記所定方向に延びる第２縦部と、
前記第２縦部から前記第１横方向と反対の第２横方向に延びる第２横部と、
を含む、
請求項１又は２に記載のコイルの製造方法。

【請求項4】

前記複数の折り曲げ部は、前記第１横部に設けられる第１折り曲げ部を含み、
前記第１折り曲げ部において、前記コイル素材を折り曲げることをさらに備える、
請求項３に記載のコイルの製造方法。

【請求項5】

前記複数の折り曲げ部は、前記第２横部に設けられる第２折り曲げ部を含み、
前記第２折り曲げ部において、前記コイル素材を折り曲げることをさらに備える、
請求項４に記載のコイルの製造方法。

【請求項6】

前記第１横部は、
前記第１縦部から前記第１横方向に延びる第１部分と、
前記第１横方向に延び、前記第１部分から前記所定方向に離れて配置された第２部分と、
を含み、
前記第１折り曲げ部は、前記所定方向に延び、前記第１部分と前記第２部分とを接続している、
請求項４又は５に記載のコイルの製造方法。

【請求項7】

前記第２横部は、
前記第２縦部から前記第２横方向に延びる第３部分と、
前記第２横方向に延び、前記第３部分から前記所定方向に離れて配置された第４部分と、
を含み、
前記第２折り曲げ部は、前記所定方向に延び、前記第３部分と前記第４部分とを接続している、
請求項６に記載のコイルの製造方法。

【請求項8】

矩形断面を有する複数の第１コイル片と、
矩形断面を有し、前記複数の第１コイル片のそれぞれと互いに一体的に接続されており、前記複数の第１コイル片のそれぞれに対して、らせん状に連なる複数の第２コイル片と、
前記複数の第２コイル片のそれぞれが、前記複数の第１コイル片のそれぞれに対して交互に折り重なるように、折り曲げられた複数の折り曲げ部と、
を備えるコイル。

【請求項9】

前記第１コイル片と前記第２コイル片とは、平板状である、
請求項８に記載のコイル。

【請求項10】

折り曲げられることで、らせん状のコイルに形成されるコイル素材であって、
矩形断面を有する複数の第１コイル片と、
矩形断面を有し、前記複数の第１コイル片のそれぞれに対して、所定方向に交互に並んで配置され、前記複数の第１コイル片のそれぞれと互いに一体的に接続された複数の第２コイル片と、
折り曲げられることで、前記複数の第１コイル片と前記複数の第２コイル片とのそれぞれが交互に折り重なるように配置される複数の折り曲げ部と、
を備えるコイル素材。

【請求項11】

前記第１コイル片は、
前記所定方向に延びる第１縦部と、
前記第１縦部から前記所定方向に交差する第１横方向に延びる第１横部と、
を含み、
前記第２コイル片は、
前記第１横部から前記所定方向に延びる第２縦部と、
前記第２縦部から前記第１横方向と反対の第２横方向に延びる第２横部と、
を含む、
請求項１０に記載のコイル素材。

【請求項12】

前記第１横部は、
前記第１縦部から前記第１横方向に延びる第１部分と、
前記第１横方向に延び、前記第１部分から前記所定方向に離れて配置された第２部分と、
を含み、
前記複数の折り曲げ部は、前記所定方向に延び、前記第１部分と前記第２部分とを接続する第１折り曲げ部を含む、
請求項１１に記載のコイル素材。

【請求項13】

前記第２横部は、
前記第２縦部から前記第２横方向に延びる第３部分と、
前記第２横方向に延び、前記第３部分から前記所定方向に離れて配置された第４部分と、
を含み、
前記複数の折り曲げ部は、前記所定方向に延び、前記第３部分と前記第４部分とを接続する第２折り曲げ部をさらに含む、
請求項１２に記載のコイル素材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コイルの製造方法、コイル、及びコイル素材に関する。

【背景技術】

【0002】

電動モータ、或いは発電機が備えるコイルには、矩形断面のコイル素材を、らせん状に形成したものがある。例えば、特許文献１では、銅板から複数のＬ字状の板片が打ち抜かれる。そして、複数のＬ字状の板片が溶接によって互いに接合されることで、らせん状のコイルが形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１－１７８０５２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したコイルでは、製造時に多くの板片が接合される。そのため、製造コストが増大する。また、上述したコイルは、多くの接合部分を有している。接合部分が多いほど、品質を高く確保することは困難になる。本発明の目的は、矩形断面のコイル素材からコイルを製造する際のコストを低減すると共に、品質の確保を容易にすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の第１態様に係るコイルの製造方法は、複数の第１コイル片と、複数の第１コイル片と所定方向に交互に並んで配置され、複数の第１コイル片と互いに一体的に接続された複数の第２コイル片と、複数の折り曲げ部とを含み、矩形断面を有するコイル素材を用意することと、複数の第１コイル片と複数の第２コイル片とのそれぞれが交互に折り重なるように、複数の折り曲げ部においてコイル素材を折り曲げることで、らせん状のコイルを形成すること、を備える。

【0006】

本発明の第２態様に係るコイルは、複数の第１コイル片と、複数の第２コイル片と、複数の折り曲げ部とを備える。複数の第１コイル片は、矩形断面を有する。複数の第２コイル片は、矩形断面を有する。複数の第２コイル片は、複数の第１コイル片のそれぞれと互いに一体的に接続されている。複数の第２コイル片は、複数の第１コイル片のそれぞれに対して、らせん状に連なっている。複数の折り曲げ部は、複数の第２コイル片のそれぞれが、複数の第１コイル片のそれぞれに対して交互に折り重なるように、折り曲げられている。

【0007】

本発明の第３の態様に係るコイル素材は、折り曲げられることでらせん状のコイルに形成されるコイル素材であって、複数の第１コイル片と、複数の第２コイル片と、複数の折り曲げ部とを備える。複数の第１コイル片は、矩形断面を有する。複数の第２コイル片は、複数の第１コイル片のそれぞれに対して、所定方向に交互に並んで配置される。複数の第２コイル片は、複数の第１コイル片のそれぞれと互いに一体的に接続される。複数の折り曲げ部は、折り曲げられることで、複数の第１コイル片と複数の第２コイル片とのそれぞれが交互に折り重なるように配置される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、複数の折り曲げ部を折り曲げることで、矩形断面のコイル素材から、らせん状のコイルが形成される。従って、コイルにおける接合部分が少なくなる。それにより、コイルを製造する際のコストが低減すると共に、品質の確保が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係るコイルの斜視図である。

【図2】コイル素材の一部を示す図である。

【図3】コイル素材の拡大図である。

【図4】折り曲げ加工中のコイル素材の拡大図である。

【図5】折り曲げ加工中のコイル素材の拡大図である。

【図6】折り曲げ加工中のコイル素材の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本実施形態に係るコイルについて説明する。図１は、実施形態に係るコイル１の斜視図である。コイル１は、例えば、電動モータに用いられる。或いは、コイル１は、発電機に用いられてもよい。コイル１は、ステータ２に取り付けられる。ステータ２は、ティース３を含む。コイル１は、ティース３の周囲に配置される。コイル１は、第１コイル部１１と、第２コイル部１２と、第１コイルエンド１３と、第２コイルエンド１４とを含む。第１コイル部１１と、第２コイル部１２とは、ステータ２内に配置される。第１コイルエンド１３と、第２コイルエンド１４とは、スタータ２外に配置される。

【0011】

以下、コイル１の製造方法について説明する。まず、図２に示すコイル素材２０が用意される。図２は、コイル素材２０の一部を示している。コイル素材２０は、ジグザグ状に折り畳まれることで、らせん状のコイルに形成される。コイル素材２０は、例えば銅板から、プレス加工により打ち抜かれることで形成される。或いは、コイル素材２０は、金属製の平板をレーザ等の切断手段によって切り出したものであってもよい。コイル素材２０は、所定方向Ｘ１に延びる平板状であり、矩形断面を有する。コイル素材２０は、連続的に屈曲した波状の形状を有している。

【0012】

コイル素材２０は、複数の第１コイル片２１Ａ－２１Ｄと、複数の第２コイル片２２Ａ－２２Ｄと、複数の折り曲げ部２３Ａ－２３Ｄ，２４Ａ－２４Ｄとを含む。複数の第１コイル片２１Ａ－２１Ｄと、複数の第２コイル片２２Ａ－２２Ｄと、複数の折り曲げ部２３Ａ－２３Ｄ，２４Ａ－２４Ｄとは、一体的に連続して形成されている。複数の第１コイル片２１Ａ－２１Ｄは、Ｌ字状に屈曲した形状を有している。複数の第２コイル片２２Ａ－２２Ｄは、Ｌ字状に屈曲した形状を有している。複数の第２コイル片２２Ａ－２２Ｄは、複数の第１コイル片２１Ａ－２１Ｄと、所定方向Ｘ１に交互に並んで配置されている。

【0013】

図３は、コイル素材２０の拡大図である。図３に示すように、第１コイル片２１Ａは、第１縦部２５Ａと第１横部２６Ａとを含む。第１縦部２５Ａは、所定方向Ｘ１に延びている。第１横部２６Ａは、第１横方向Ｙ１に延びている。第１横方向Ｙ１は、所定方向Ｘ１に交差する方向である。

【0014】

詳細には、第１横部２６Ａは、第１部分２７Ａと第２部分２８Ａとを含む。第１部分２７Ａは、第１縦部２５Ａから第１横方向Ｙ１に延びている。第２部分２８Ａは、第１横方向Ｙ１に延びている。第２部分２８Ａは、第１部分２７Ａから所定方向Ｘ１に離れて配置されている。すなわち、第２部分２８Ａは、第１部分２７Ａから所定方向Ｘ１に、ずれて配置されている。

【0015】

第１折り曲げ部２３Ａは、第１横部２６Ａに設けられている。第１折り曲げ部２３Ａは、第１部分２７Ａと第２部分２８Ａとの間に配置されている。第１折り曲げ部２３Ａは、所定方向Ｘ１に延びている。第１折り曲げ部２３Ａは、第１部分２７Ａと第２部分２８Ａとを接続している。

【0016】

第２コイル片２２Ａは、第２縦部３１Ａと第２横部３２Ａとを含む。第２縦部３１Ａは、第１横部２６Ａから所定方向Ｘ１に延びている。第２横部３２Ａは、第２縦部３１Ａから第２横方向Ｙ２に延びている。第２横方向Ｙ２は、第１横方向Ｙ１と反対の方向である。

【0017】

詳細には、第２横部３２Ａは、第３部分３３Ａと第４部分３４Ａとを含む。第３部分３３Ａは、第２縦部３１Ａから第２横方向Ｙ２に延びている。第４部分３４Ａは、第２横方向Ｙ２に延びている。第４部分３４Ａは、第３部分３３Ａから所定方向Ｘ１に離れて配置されている。すなわち、第４部分３４Ａは、第３部分３３Ａから所定方向Ｘ１に、ずれて配置されている。

【0018】

第２折り曲げ部２４Ａは、第２横部３２Ａに設けられている。第２折り曲げ部２４Ａは、第３部分３３Ａと第４部分３４Ａとの間に配置されている。第２折り曲げ部２４Ａは、所定方向Ｘ１に延びている。第２折り曲げ部２４Ａは、第３部分３３Ａと第４部分３４Ａとを接続している。

【0019】

次の第１コイル片２１Ｂは、第１コイル片２１Ａと同様の形状を有している。第１コイル片２１Ｂは、第１縦部２５Ｂと第１横部２６Ｂとを含む。第１縦部２５Ｂと、第１横部２６Ｂとは、上述した第１縦部２５Ａと第１横部２６Ａと、それぞれ同様の形状を有している。第１横部２６Ｂは、第１部分２７Ｂと第２部分２８Ｂとを含む。第１部分２７Ｂと第２部分２８Ｂとは、上述した第１部分２７Ａと第２部分２８Ａと、それぞれ同様の形状を有している。

【0020】

次の第２コイル片２２Ｂは、第２コイル片２２Ａと同様の形状を有している。第２コイル片２２Ｂは、第２縦部３１Ｂと第２横部３２Ｂとを含む。第２縦部３１Ｂと、第２横部３２Ｂとは、上述した第２縦部３１Ａと第２横部３２Ａと、それぞれ同様の形状を有している。第２横部３２Ｂは、第３部分３３Ｂと第４部分３４Ｂとを含む。第３部分３３Ｂと第４部分３４Ｂとは、上述した第３部分３３Ａと第４部分３４Ａと、それぞれ同様の形状を有している。

【0021】

次の第１折り曲げ部２３Ｂは、上述した第１折り曲げ部２３Ａと同様の形状を有している。次の第２折り曲げ部２４Ｂは、上述した第２折り曲げ部２４Ａと同様の形状を有している。

【0022】

次に、複数の折り曲げ部２３Ａ－２３Ｄ，２４Ａ－２４Ｄにおいて、順次、コイル素材２０が折り曲げられる。第２折り曲げ部２４Ａ－２４Ｄは、第１折り曲げ部２３Ａ－２３Ｄと逆方向に折り曲げられる。例えば、第１折り曲げ部２３Ａ－２３Ｄが谷折りで折り曲げられ、第２折り曲げ部２４Ａ－２４Ｄが山折りで折り曲げられる。或いは、第１折り曲げ部２３Ａ－２３Ｄが山折りで折り曲げられ、第２折り曲げ部２４Ａ－２４Ｄが谷折りで折り曲げられてもよい。

【0023】

以下、複数の折り曲げ部２３Ａ－２３Ｄ，２４Ａ－２４Ｄの折り曲げの手順について詳細に説明する。まず、図３に示すように、第１折り曲げ部２３Ａにおいて、コイル素材２０が折り曲げられる。それにより、図４に示すように、第１コイル片２１Ａと第２コイル片２２Ａとが、ループ状に組み合わされ、１ループのコイルが形成される。

【0024】

次に、第２折り曲げ部２４Ａにおいて、コイル素材２０が折り曲げられる。それにより、図５に示すように、第１コイル片２１Ｂが、第１コイル片２１Ａ上に重ねられる。そして、第１折り曲げ部２３Ｂにおいて、コイル素材２０が折り曲げられる。それにより、図６に示すように、第２コイル片２２Ｂが、第２コイル片２２Ａに重ねられる。それにより、第１コイル片２１Ｂと第２コイル片２２Ｂとが、ループ状に組み合わされ、次の１ループのコイルが形成される。

【0025】

なお、複数の第１コイル片２１Ａ，２１Ｂは、互いに重なる。複数の第２コイル片２２Ａ，２２Ｂは、互いに重なる。ただし、複数の第１コイル片２１Ａ，２１Ｂの一部が、互いにずれて配置されてもよい。複数の第２コイル片２２Ａ，２２Ｂの一部が、互いにずれて配置されてもよい。

【0026】

以上のように、複数の第１コイル片２１Ａ－２１Ｄと複数の第２コイル片２２Ａ－２２Ｄとのそれぞれがジグザグ状に交互に折り重なるように、複数の折り曲げ部２３Ａ－２３Ｄ，２４Ａ－２４Ｄにおいて、順にコイル素材２０が折り曲げられる。それにより、図１に示すように、コイル１が形成される。

【0027】

互いに積み重ねられた複数の第１コイル片２１Ａ－２１Ｄの第１縦部２５Ａ，２５Ｂ，・・・によって、上述した第１コイル部１１が形成される。互いに積み重ねられた複数の第２コイル片２２Ａ－２２Ｄの第２縦部３１Ａ，３１Ｂ，・・・によって、上述した第２コイル部１２が形成される。互いに積み重ねられた複数の第１コイル片２１Ａ－２１Ｄの第１横部２６Ａ，２６Ｂ，・・・によって、上述した第１コイルエンド１３が形成される。互いに積み重ねられた複数の第２コイル片２２Ａ－２２Ｄの第２横部３２Ａ，３２Ｂ，・・・によって、上述した第２コイルエンド１４が形成される。

【0028】

以上説明した本実施形態に係るコイルの製造方法によれば、複数の折り曲げ部２３Ａ－２３Ｄ，２４Ａ－２４Ｄを折り曲げることで、矩形断面のコイル素材２０から、らせん状のコイルが形成される。従って、コイルにおける接合部分が少なくなる。それにより、コイルを製造する際のコストが低減すると共に、品質の確保が容易になる。

【0029】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0030】

コイル１は、ステータではなく、ロータに設けられてもよい。コイル素材２０の形状は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、第１コイル片２１Ａ－２１Ｄと第２コイル片２２Ａ－２２Ｄとの形状は互いに異なっていてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0031】

本発明によれば、矩形断面のコイル素材からコイルを製造する際のコストが低減すると共に、品質の確保が容易になる。

【符号の説明】

【0032】

２０：コイル素材
２１Ａ：第１コイル片
２２Ａ：第２コイル片
２３Ａ：第１折り曲げ部
２４Ａ：第２折り曲げ部
２５Ａ：第１縦部
２６Ａ：第１横部
２７Ａ：第１部分
２８Ａ：第２部分
３１Ａ：第２縦部
３２Ａ：第２横部
３３Ａ：第３部分
３４Ａ：第４部分
Ｘ１：所定方向
Ｙ１：第１横方向
Ｙ２：第２横方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】