特開 2024-153384 固定子の製造方法、固定子を備える回転電機の製造方法、及び固定子の製造に用いる補助部材

(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】P2024153384

(43)【公開日】2024-10-29

(54)【発明の名称】固定子の製造方法、固定子を備える回転電機の製造方法、及び固定子の製造に用いる補助部材

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/04 20060101AFI20241022BHJP

【ＦＩ】

H02K15/04 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023067249

(22)【出願日】2023-04-17

(71)【出願人】

【識別番号】513296958

【氏名又は名称】東芝産業機器システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】荒木 貴志

【テーマコード（参考）】

5H615

【Ｆターム（参考）】

5H615AA01

5H615BB01

5H615BB05

5H615BB14

5H615PP14

5H615QQ03

5H615QQ06

5H615QQ12

5H615SS10

5H615SS16

(57)【要約】

【課題】単位コイルの溶接の精度を向上した回転電機の固定子の製造方法及び当該製造方法に使用される補助部材を提供する。
【解決手段】固定子の製造方法は、第１口出し線及び第２口出し線と第１貫通孔及び第２貫通孔とを位置合わせして配置する配置工程と、第１口出し線及び第２口出し線が、第１貫通孔及び第２貫通孔を貫通した状態で、第１補助部材を軸方向に垂直な第１方向に移動させ、第１貫通孔の周縁部に少なくとも第１口出し線を接触させる第１移動工程と、第１口出し線及び第２口出し線が、第１貫通孔及び第２貫通孔を貫通した状態で、第２補助部材を第１方向と逆の第２方向に移動させ、第２貫通孔の周縁部に少なくとも第２口出し線を接触させる第２移動工程と、第１補助部材と第２補助部材とによって固定された状態で第１口出し線の先端部と第２口出し線の先端部とを溶接する溶接工程と、を含む。
【選択図】図１３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸線の周りに円環状に配置された複数の単位コイルを備える回転電機の固定子の製造方法であって、
前記複数の単位コイルの各々は、電線が巻回された巻回部と、前記巻回部から引き出された口出し線と、を有し、
第１単位コイルが有する第１口出し線と、前記第１口出し線と接合すべき第２単位コイルが有する第２口出し線と、を揃えて組にする準備工程と、
厚み方向に貫通して形成された第１貫通孔を有する第１補助部材と、厚み方向に貫通して形成された第２貫通孔を有する第２補助部材と、を前記第１貫通孔と前記第２貫通孔の少なくとも一部とが重なるように重ね合わせた状態で、前記第１口出し線及び前記第２口出し線と前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔とを位置合わせして配置する補助部材配置工程と、
前記第１口出し線及び前記第２口出し線が、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔を貫通した状態で、前記第１補助部材を軸方向に垂直な第１方向に移動させ、前記第１貫通孔の周縁部に少なくとも前記第１口出し線を接触させる第１移動工程と、
前記第１口出し線及び前記第２口出し線が、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔を貫通した状態で、前記第２補助部材を前記第１方向と逆の第２方向に移動させ、前記第２貫通孔の周縁部に少なくとも前記第２口出し線を接触させる第２移動工程と、
前記第１口出し線及び前記第２口出し線が、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔を貫通した状態で、前記第１補助部材と前記第２補助部材とによって固定された状態で前記第１口出し線の先端部と前記第２口出し線の先端部とを溶接する溶接工程と、を含む、
固定子の製造方法。

【請求項2】

前記準備工程において、前記第１口出し線の先端部と、前記第２口出し線の先端部とは、前記第１方向と平行な方向に順に並べられる、
請求項１に記載の固定子の製造方法。

【請求項3】

前記溶接工程において、前記第１補助部材又は前記第２補助部材のいずれか一方は接地されている、
請求項１に記載の固定子の製造方法。

【請求項4】

前記固定子は、前記第１口出し線と前記第２口出し線との組を複数組備え、
前記第１補助部材は複数の前記第１貫通孔を有し、
前記第２補助部材は複数の前記第１貫通孔と位置合わせされた複数の前記第２貫通孔を有し、
前記複数の第１貫通孔と前記複数の第２貫通孔とのそれぞれに、一組の第１口出し線と第２口出し線とを貫通させた状態で、
前記第１移動工程において前記第１補助部材を前記軸方向に垂直な第１方向に移動させ、前記複数の第１貫通孔の各々の周縁部に少なくとも前記複数の第１口出し線のいずれか一つを接触させ、
前記第２移動工程において前記第２補助部材を前記第１方向と逆の第２方向に移動させ、前記複数の第２貫通孔の各々の周縁部に少なくとも前記複数の第２口出し線のいずれか一つを接触させる、
請求項１に記載の固定子の製造方法。

【請求項5】

前記複数の第１貫通孔と前記複数の第２貫通孔とは、前記配置工程後の状態において前記第１補助部材と前記第２補助部材とに前記回転軸線を中心とした同心円状にそれぞれ配置されており、
前記第１方向は、前記回転軸線の周りに周方向時計回りであり、
前記第２方向は、前記回転軸線の周りに周方向反時計回りである、
請求項４に記載の固定子の製造方法。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載の製造方法によって製造された固定子を用いる回転電機の製造方法。

【請求項7】

前記第１補助部材と、前記第２補助部材と、を含み、
前記位置合わせされた状態で前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが重なる部分の面積は、前記第１口出し線と前記第２口出し線の前記軸方向に垂直な方向の断面積の和よりも大きく設定されている、
請求項１から５のいずれか一項記載の固定子の製造方法に用いられる補助部材。

【請求項8】

前記第１補助部材又は前記第２補助部材のいずれか一方又は両方は、前記軸方向視において前記複数の単位コイルの前記巻回部を覆っている、
請求項７に記載の補助部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の本実施形態は、固定子の製造方法と、固定子を備える回転電機の製造方法と、固定子の製造に用いる補助部材とに関する。

【背景技術】

【0002】

回転電機として、固定子と回転子とを備えたものがある。固定子は、例えば円環状の固定子コアと、固定子コアの内周面から径方向内側に向かって突出した複数のティースと、各ティースに巻回された単位コイルから成るコイル導線と、を備える。

【0003】

固定子を製造するにあたり、単位コイル間、電源線と単位コイルとの間、及び中性点と単位コイル間とは、それぞれ例えば溶接などによって接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－２３３３９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

単位コイルを組み合わせて溶接する際に、単位コイルの固定子コアへの組付け精度や、単位コイル各々の寸法精度等の影響により、単位コイルの先端部間つまり溶接部間に意図しない隙間が生じてしまうことがある。この場合、溶接部間の接触が不安定な状態で溶接を施すと、溶接不良等の問題が発生する虞がある。

【0006】

そこで、単位コイルの溶接の精度を向上した回転電機の固定子の製造方法及び当該製造方法に使用される補助部材を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本実施形態の製造方法は、回転軸線の周りに円環状に配置された複数の単位コイルを備える回転電機の固定子の製造方法である。前記複数の単位コイルの各々は、電線が巻回された巻回部と、前記巻回部から引き出された口出し線と、を有する。固定子の製造方法は、第１単位コイルが有する第１口出し線と、前記第１口出し線と接合すべき第２単位コイルが有する第２口出し線と、を揃えて組にする準備工程と、厚み方向に貫通して形成された第１貫通孔を有する第１補助部材と、厚み方向に貫通して形成された第２貫通孔を有する第２補助部材と、を前記第１貫通孔と前記第２貫通孔の少なくとも一部とが重なるように重ね合わせた状態で、前記第１口出し線及び前記第２口出し線と前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔とを位置合わせして配置する補助部材配置工程と、前記第１口出し線及び前記第２口出し線が、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔を貫通した状態で、前記第１補助部材を軸方向に垂直な第１方向に移動させ、前記第１貫通孔の周縁部に少なくとも前記第１口出し線を接触させる第１移動工程と、前記第１口出し線及び前記第２口出し線が、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔を貫通した状態で、前記第２補助部材を前記第１方向と逆の第２方向に移動させ、前記第２貫通孔の周縁部に少なくとも前記第２口出し線を接触させる第２移動工程と、前記第１補助部材と前記第２補助部材とによって固定された状態で前記第１口出し線の先端部と前記第２口出し線の先端部とを溶接する溶接工程と、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態による回転電機の一例を軸方向の一の側から見た概略図

【図2】第１実施形態による回転電機の一例について固定子の製造過程の状態を示す概略斜視図

【図3】第１実施形態による回転電機の一例の固定子の一組の口出し線の接合過程を示す補助部材と一組の口出し線の概略部分平面図（その１）

【図4】図３のＩＶ－ＩＶ線に沿って示す補助部材と一組の口出し線の概略断面図

【図5】第１実施形態による回転電機の一例の固定子の一組の口出し線の接合過程を示す補助部材と一組の口出し線の概略平面図（その２）

【図6】図５のＶＩ－ＶＩ線に沿って示す補助部材と一組の口出し線の概略断面図

【図7】第１実施形態による回転電機の一例の固定子の一組の口出し線の接合過程を示す補助部材と一組の口出し線の概略平面図（その３）

【図8】図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿って示す補助部材と一組の口出し線の概略断面図

【図9】第１実施形態による回転電機一例の固定子の製造工程を示すフローチャート

【図10】第２実施形態による回転電機の一例の製造工程に使用する補助部材の概略斜視図

【図11】第２実施形態による回転電機の一例の製造工程に使用する補助部材の概略平面図

【図12】第２実施形態による回転電機の一例の製造工程において第２補助部材を配置した状態を示す概略斜視図

【図13】第２実施形態による回転電機の一例の製造工程において第２補助部材と第１補助部材とを配置した状態を示す概略斜視図

【図14】第２実施形態による回転電機の一例の一組の口出し線の接合過程を図１３の円ＸＩＩＩ内を拡大して示す概略部分平面図（その１）

【図15】第２実施形態による回転電機の一例の一組の口出し線の接合過程を図１３の円ＸＩＩＩ内を拡大して示す概略部分平面図（その２）

【図16】第２実施形態による回転電機の一例の一組の口出し線の接合過程を図１３の円ＸＩＩＩ内を拡大して示す概略部分平面図（その３）

【図17】第２実施形態による回転電機の一例の固定子の口出し線の接合過程を示す概略平面図

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

【0010】

（第１実施形態）
まず、第１実施形態について図１～図９を参照して説明する。回転電機１は、図１に示すように、固定子１０と、回転子１１と、を備える。図１は、回転電機１を軸方向の一の側から見た図である。以下の説明では、図１の紙面に直交する向きである回転子１１の回転軸線Ａｘと平行な方向を軸方向、回転子１１の回転方向を周方向、軸方向及び回転方向に直交する回転子１１の径方向を径方向と称する。図面においては、軸方向をＡ、周方向をＣ、径方向をＲと記載する。また、図１の紙面手前側を上側、紙面奥側を下側ということがある。

【0011】

固定子１０は、略円筒状に形成されている。回転子１１は、固定子１０の径方向内側に配置され、固定子１０に対して回転自在に設けられている。

【0012】

回転子１１は、シャフト１２と、回転子コア１３と、図示しない磁石とを有する。シャフト１２は、円柱状に形成されて回転軸線Ａｘ回りに回転する。回転子コア１３は、シャフト１２に固定されており、径方向中央に回転子コア１３を軸方向に貫通する貫通孔１３１が形成されている。シャフト１２は、貫通孔１３１に例えば圧入により固定されている。回転子コア１３の外周部寄りに、図示しない複数の磁石が周方向に並んで取り付けられている。

【0013】

固定子１０は、固定子コア１４と、複数この場合２４個の単位コイル２０と、を有する。固定子コア１４は、磁性体部材で全体として円筒状に形成されている。固定子コア１４は、複数この場合２４個のティース１５を有する。複数のティース１５は、径方向内側に向かってすなわち回転子１１に向かって突出している。各単位コイル２０は、各ティース１５に巻回されている。

【0014】

各単位コイル２０は、ティース１５に巻回される巻回部２１と、巻回部２１の両側から外部に引き出される口出し線２２と、を有している。本実施形態では、単位コイル２０を構成する導線は断面形状が矩形のいわゆる平角線であるが、これに限らない。他の実施形態では、単位コイル２０は断面形状が円形のいわゆる丸線によって構成されていても良い。

【0015】

詳細は図示しないが、本実施形態では、固定子１０は、同相の単位コイル４つが並んだＵ相、Ｖ相、及びＷ相の３相を一組とした回路を二組含んで構成されている。隣り合う同相の単位コイル２０は、口出し線２２同士が例えば溶接により接合される。また、一組の同相の単位コイル２０のうち両端の単位コイル２０の口出し線２２は、図示しない渡り線によって中性点又は他の同相の単位コイル２０と例えば溶接により接合される。

【0016】

図３～図９も参照して、固定子の製造方法について説明する。図２に示すように、接合される口出し線２２は、軸方向一の方向この場合上方に引き出される。以下、説明のため、一の単位コイル２０１の口出し線２２を第１口出し線２２１と、当該一の単位コイル２０の口出し線２２と接合すべき他の単位コイル２０２の口出し線２２を第２口出し線２２２と称する。第１口出し線２２１と第２口出し線２２２とを例えば溶接により接合する際、強固な接合を担保するためには、第１口出し線２２１の先端部と、第１口出し線２２１と接続すべき第２口出し線２２２の先端部とをできるだけ平行にして広い面積が接触した状態で溶接することが望ましい。とりわけ単位コイル２０が平角線により構成されている場合、図２に示されるように、断面の長手方向同士が向かい合う接触するように第１口出し線２２１と第２口出し線２２２とが配置されることが望ましい。

【0017】

本実施形態では、２枚の補助部材３０を使用して製造工程が実施される。２枚の補助部材３０は、軸方向すなわち上下方向に互いに重ね合わせて使用される。軸方向一の側この場合上側の補助部材３０を第１補助部材３０１と、軸方向他の側この場合下側の補助部材３０を第２補助部材３０２と称する。すなわち、第１補助部材３０１は、固定子１０から遠い側に位置し、第２補助部材３０２は、固定子１０に近い側に位置する。なお、第１補助部材３０１と第２補助部材３０２とを区別する必要がない場合には、補助部材３０と総称することがある。

【0018】

補助部材３０は、金属部材により例えば矩形の板状に形成されている。第１補助部材３０１と第２補助部材３０２とは、同一形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。本実施形態では、第１補助部材３０１と第２補助部材３０２とは同一形状を有する。

【0019】

補助部材３０は、貫通孔３１を有する。貫通孔３１は、補助部材３０を厚み方向に貫いて形成されている。第１補助部材３０１の貫通孔３１を第１貫通孔３１１と、第２補助部材３０２の貫通孔３１を第２貫通孔３１２と称する。貫通孔３１は、円形、長円形、楕円形又は多角形に形成することができる。本実施形態では、貫通孔３１は円形に形成されている。貫通孔３１の開口面積は、第１口出し線２２１と第２口出し線２２２との断面積の和よりも十分大きく設定されている。これにより、口出し線２２１、２２２を貫通孔３１に通して補助部材３０の軸方向一の側この場合上方に引き出すことが容易となる。なお、本実施形態では、第１貫通孔３１１と第２貫通孔３１２との形状及び寸法は同一であるが、第１貫通孔３１１と第２貫通孔３１２との形状及び寸法は同一でなくともよい。

【0020】

本実施形態の固定子１０の製造工程は、準備工程と、補助部材配置工程と、第１移動工程と、第２移動工程と、第３移動工程と、溶接工程とを含む。準備工程は、第１口出し線２２１と、第１口出し線２２１と接合すべき第２口出し線２２２と、を揃えて組にする工程である。図２は準備工程が実行された後の状態を示している。

【0021】

配置工程は、第１補助部材３０１と第２補助部材３０２とを第１貫通孔３１１と第２貫通孔３１２の少なくとも一部とが重なるように重ね合わせた状態で、第１口出し線２２１及び第２口出し線２２２と第１貫通孔３１１及び第２貫通孔３１２とを位置合わせして配置する工程である。図３は、配置工程後の第１補助部材３０１と第２補助部材３０２とを示している。配置工程を実行すると、第１口出し線２２１及び第２口出し線２２２は第１貫通孔３１１及び第２貫通孔３１２の両方を貫通して、第１補助部材３０１と第２補助部材４０２を挟んで軸方向に関して固定子１０と反対側に端部が引き出された状態となる。

【0022】

なお、配置工程を実行した後に、第１口出し線２２１及び第２口出し線２２２が第１貫通孔３１１及び第２貫通孔３１２の両方を貫通していない場合は、作業者は引き出し工程を実行することができる。引き出し工程は、第１口出し線２２１及び第２口出し線２２２を、第１貫通孔３１１及び第２貫通孔３１２を貫通させて第１補助部材３０１と第２補助部材４０２を挟んで軸方向に関して固定子１０と反対側に引き出す工程である。

【0023】

図３及び図４は、２枚重ねた補助部材３０１、３０２の貫通孔３１１、３１２を通して、口出し線２２１、２２２が固定子１０の反対側に突出した状態を示している。この場合、第１補助部材３０１と第２補助部材３０２とを重ね合わせて配置した状態で、第１貫通孔３１１と第２貫通孔３１２とは、軸方向視で少なくとも一部が重なっている。第１貫通孔３１１と第２貫通孔３１２との重なった部分の面積を実質開口面積Ｓとすると、実質開口面積Ｓは口出し線２２１、２２２の断面積の和より大きく設定されている。本実施形態では、実質開口面積Ｓは口出し線２２１、２２２の断面積の和の例えば１．５倍～１０倍の範囲内、又は２倍～５倍の範囲内に設定することができる。そのため、口出し線２２１、２２２を貫通孔３１１、３１２に通すことが容易であり、また引き出した後の状態において口出し線２２１、２２２は軸方向に垂直な方向つまり水平方向例えば径方向又は周方向に移動可能である。なお、本実施形態では、第１補助部材３０１と第２補助部材３０２とを重ねた状態で、第１貫通孔３１１と第２貫通孔３１２とは、軸方向視で少なくとも一部が重なっているが、他の実施形態では、第１貫通孔３１１と第２貫通孔３１２とは、軸方向視で全体が重なっていても良い。

【0024】

第１移動工程は、第１補助部材３０１を軸方向に垂直な第１方向に移動させて第１貫通孔３１１の周縁部に少なくとも前記第１口出し線２２１を接触させる工程である。第１移動工程において、第１補助部材３０１又は第２補助部材３０２のいずれか一方この場合第１補助部材３０１は、口出し線２２１、２２２に対して相対的に軸方向に垂直な方向この場合水平方向の一の方向に移動される。これにより、図５及び図６に示すように、第１貫通孔３１１の移動方向と反対側の周縁部が、口出し線２２１、２２２の少なくとも一方この場合第１口出し線と接触する。換言すると、作業者は、第１貫通孔３１１の周縁部が口出し線２２１、２２２の少なくとも一方この場合第１口出し線２２１と接触するまで軸方向に垂直な方向に第１補助部材３０１を移動させる。これにより、口出し線２２１、２２２の少なくとも一方この場合第１口出し線の、第１補助部材３０１の移動方向と反対方向への移動が規制される。

【0025】

この場合、第１補助部材３０１を移動する一の方向は、第１口出し線２２１と第２口出し線２２２とが並ぶ方向に平行な方向であることが好ましい。更に、第１口出し線２２１と第２口出し線２２２とが平角線である場合、断面の矩形形状の短手方向と平行な方向であることが好ましい。これにより、補助部材３０１、３０２と口出し線２２１、２２２との接触面積を大きくすることができる。

【0026】

第２移動工程は、第２補助部材３０２を第１方向と逆の第２方向に移動させ、第２貫通孔３１２の周縁部に少なくとも第２口出し線２２２を接触させる工程である。第１移動工程において移動していない補助部材３０この場合第２補助部材３０２は、口出し線２２１、２２２に対して第１移動工程における第１補助部材３０１の移動方向と反対方向に移動される。これにより、図７及び図８に示すように、第２貫通孔３１２の移動方向と反対側の周縁部が、口出し線２２１、２２２の少なくとも一方この場合第２口出し線と接触する。換言すると、作業者は、第２貫通孔３１２の周縁部が口出し線２２１、２２２の少なくとも一方この場合第２口出し線２２２と接触するまで軸方向に垂直な方向に第２補助部材３０２を移動させる。これにより、口出し線２２１、２２２の少なくとも一方この場合第２口出し線の、第２補助部材３０２の移動方向と反対方向への移動が規制される。

【0027】

更に、第１口出し線２２１と第２口出し線２２２との間に隙間がある場合には、第１補助部材３０１及び第２補助部材３０２のうちいずれか一方又は両方をそれぞれ上述の移動方向に口出し線２２１、２２２に対して相対的に移動させる第３移動工程が実行される。これにより、第１口出し線２２１と、第２口出し線２２２とは、それぞれ第１貫通孔３１１の周縁部と第２貫通孔３１２の周縁部とによって押されて、互いに密着する。更に、ばらばらな方向を向いていた口出し線２２１、２２２は、補助部材３０１、３０２に挟まれることによって姿勢が強制され、少なくとも接合される先端部付近において互いに平行になりかつ軸方向に概ね平行に延びる。この場合、実質開口面積Ｓは第１口出し線２２１及び第２口出し線２２２の断面積の和と同程度となっている。

【0028】

なお、第１移動工程、第２移動工程、第３移動工程は、それぞれ単独で実行されても良いし、２工程又は３工程が同時に実行されても良い。つまり、作業者は、第１補助部材３０１を移動させながら第２補助部材３０２を反対方向に移動させても良い。

【0029】

溶接工程は、第１口出し線２２１と第２口出し線２２２とが第１補助部材３０１と第２補助部材３０２とによって固定された状態で第１口出し線２２１の先端部と第２口出し線２２２の先端部とを溶接する工程である。作業者は、第１口出し線２２１と第２口出し線２２２とが密着した状態で、溶接により両者の先端部を電気的に接合する。この場合、溶接は、レーザー溶接や、ＴＩＧ溶接等のアーク溶接によって行うことができる。この際、第１補助部材３０１又は第２補助部材３０２のいずれか一方を例えば接地端子１００により挟持して接地することができる。これにより、単位コイル２０１、２０２の全体に電流を流して加熱することなく、口出し線２２１、２２２の先端部つまり溶接部位のみを効率的に加熱することができる。更に、補助部材３０１、３０２は口出し線２２１、２２２と比較して表面積が大きいため、溶接後の放熱冷却効率が向上する。

【0030】

第１口出し線２２１と第２口出し線２２２とは、第１補助部材３０１の第１貫通孔３１１の周縁部と第２補助部材３０２の第２貫通孔３１２の周縁部とに挟まれて、軸方向に垂直な方向つまり水平方向への移動が規制される。そのため、溶接作業時に、第１口出し線２２１と第２口出し線２２２とが互いに離れるように移動してしまい、接合が不完全になることが抑制される。

【0031】

第１補助部材３０１と第２補助部材３０２とは、互換可能である。つまり、第１補助部材３０１と第２補助部材３０２とは、その配置つまりこの場合上下方向の並びを逆にしても使用することができる。また、第１補助部材３０１を軸方向に垂直な他の方向に移動させ少なくとも第２口出し線２２２と接触させ、第２補助部材３０２を軸方向に垂直な一の方向に移動させ少なくとも第１口出し線２２１と接触させても良い。

【0032】

固定子１０の製造工程について図９に示すフローチャートを参照して説明する。作業者は、ステップＳ１１において、導線を巻き取って単位コイル２０を形成する。この際、巻回部２１と、口出し線２２とが形成される。口出し線２２は、各単位コイル２０が相手方の単位コイル２０と接合される固定子１０上の位置を考慮して、長さ及び形状が設定されている。続いて、ステップＳ１２において、作業者は、固定子コア１４の各ティース１５に各単位コイル２０を嵌め込む。これにより、第１単位コイル２０１が有する第１口出し線２２１と、第１口出し線２２１と接合すべき第２単位コイル２０２が有する第２口出し線２２２とは、互いに近傍に位置するように組み合わされる。ステップＳ１１からステップＳ１２までの工程は、第１口出し線２２１と第２口出し線２２２とを揃えて一組にする準備工程である。この際、口出し線２２は、必要に応じて接合する相手方の単位コイル２０の近傍まで固定子コア１４の円環形状に沿って渡されて渡り線となる。

【0033】

ステップＳ１３において、作業者は、第１補助部材３０１と第２補助部材３０２とを、貫通孔３１１、３１２と接合する一組の口出し線２２１、２２２とが位置合わせされた所定の位置に配置する補助部材配置工程を実行する。この際、第１補助部材３０１と第２補助部材３０２とを固定子１０からの距離が所定の距離以下となるように固定子１０に近づけることにより、接合する一組の口出し線２２１、２２２は、貫通孔３１１、３１２を貫通して補助部材３０１、３０２の外側に突出する。

【0034】

ステップＳ１４において、作業者は、第１補助部材３０１を、軸方向に垂直な一の方向に移動させて第１貫通孔３１１の周縁部を少なくとも第１口出し線２２１と接触させる第１移動工程を実行する。これにより、第１口出し線２２１の移動が規制される。ステップＳ１５において作業者は、第２補助部材３０２を、当該一の方向と反対側の方向に移動させて第２貫通孔３１２の周縁部を少なくとも第２口出し線２２２と接触させる第２移動工程を実行する。これにより、第２口出し線２２２の移動が規制される。更に、ステップＳ１６において作業者は、第１補助部材３０１を当該一の方向に、第２補助部材３０２を当該一の方向と反対の方向に互いに相対的に可能な限り移動させる第３移動工程を実行する。これにより、第１口出し線２２１の先端部と第２口出し線２２２の先端部とが互いに平行となり更に密着する。なお、ステップＳ１４とステップＳ１５とを実行後に、既に第１口出し線２２１の先端部と第２口出し線２２２の先端部とが互いに平行となり密着した状態である場合には、ステップＳ１６は実行されなくても良い。

【0035】

ステップＳ１７において作業者は、第１補助部材３０１と第２補助部材３０２との位置を固定した状態で、貫通孔３１１、３１２から突出している第１口出し線２２１と第２口出し線２２２との先端部を例えばレーザー溶接又はＴＩＧ溶接により接合する溶接工程を実行する。これにより、接合に際して第１口出し線２２１と第２口出し線２２２とが密着した状態を担保できるため、接合作業が容易となり、また、接合の精度を高めることができる。

【0036】

ステップＳ１８において作業者は、第１補助部材３０１と第２補助部材３０２とを一組の口出し線２２１、２２２から取り外す。作業者は、接合すべき口出し線２２１、２２２の組数の分だけ、ステップＳ１３からステップＳ２０を繰り返す。このようにして、回転電機１の固定子１０が製造される。

【0037】

以上説明した本実施形態の製造方法は、回転軸線Ａｘの周りに円環状に配置された複数の単位コイル２０を備える回転電機１の固定子１０の製造方法である。複数の単位コイル２０の各々は、電線が巻回された巻回部２１と、巻回部２１から引き出された口出し線２２、２２１、２２２と、を有する。固定子１０の製造方法は、準備工程と、補助部材配置工程と、第１移動工程と、第２移動工程と、溶接工程と、を含む。準備工程は、第１単位コイル２０１が有する第１口出し線２２１と、第１口出し線２２１と接合すべき第２単位コイル２０２が有する第２口出し線２２２と、を揃えて組にする工程である。補助部材配置工程は、厚み方向に貫通して形成された第１貫通孔３１１を有する第１補助部材３０１と、厚み方向に貫通して形成された第２貫通孔３１２を有する第２補助部材３０２と、を第１貫通孔３１１と第２貫通孔３１２の少なくとも一部とが重なるように重ね合わせた状態で、第１口出し線２２１及び第２口出し線２２２と第１貫通孔３１１及び第２貫通孔３１２とを位置合わせして配置する工程である。第１移動工程は、第１口出し線２２１及び第２口出し線２２２が、第１貫通孔３１１及び第２貫通孔３１２を貫通した状態で、第１補助部材３０１を軸方向に垂直な第１方向に移動させて第１貫通孔３１１の周縁部に少なくとも前記第１口出し線２２１を接触させる工程である。第２移動工程は、第１口出し線２２１及び第２口出し線２２２が、第１貫通孔３１１及び第２貫通孔３１２を貫通した状態で、第２補助部材３０２を第１方向と逆の第２方向に移動させ、第２貫通孔３１２の周縁部に少なくとも第２口出し線２２２を接触させる工程である。溶接工程は、第１補助部材３０１と第２補助部材３０２とによって固定された状態で第１口出し線２２１の先端部と第２口出し線２２２の先端部とを溶接する工程である。

【0038】

これによれば、準備工程完了時に口出し線２２１、２２２の先端部同士がばらばらな方向を向いて離れていても、２枚の補助部材３０１、３０２によって位置や向きが矯正されて、先端部間の隙間の発生が抑制される。これにより、安定した状態で溶接作業が行われる結果、溶接不良の発生を低減することができる。

【0039】

準備工程において、第１口出し線２２１の先端部と、第２口出し線２２２の先端部とは、軸方向に垂直な第１方向と平行な方向に順に並べられる。

【0040】

これによれば、第１口出し線２２１と第１貫通孔３１１の周縁部との接触面積が大きくなり、また、第２口出し線２２２と第２貫通孔３１２の周縁部との接触面積が大きくなるため、補助部材３０１、３０２による口出し線２２１、２２２の固定能力が向上する。更に第１口出し線２２１と第２口出し線２２２とが、補助部材３０１、３０２の移動方向に平行に並んでいるため、両補助部材３０１、３０２を移動させた後の状態で、第１口出し線２２１と第２口出し線２２２とが一層緊密に接触し易くなる。これにより、更に安定した状態で溶接作業が行われる結果、溶接不良の発生を一層低減することができる。

【0041】

溶接工程において、第１補助部材３０１又は第２補助部材３０２のいずれか一方は接地されている。

【0042】

これにより、単位コイル２０全体を加熱しなくて済み、口出し線２２１、２２２の先端部つまり溶接部位のみを効率的に加熱することができる。

【0043】

回転電機１は、本実施形態による製造方向によって製造された固定子１０を用いて製造される。

【0044】

本実施形態の固定子１０の製造方法に用いられる補助部材３０は、第１補助部材３０１及び第２補助部材３０２を含む。第１補助部材３０１は、厚み方向に貫通して形成された第１貫通孔３１１を有する。第２補助部材３０２は、厚み方向に貫通して形成されて第１補助部材３０１と重ね合わせた状態で第１貫通孔３１１と少なくとも一部が重なるように位置合わせされて第２貫通孔３１２を有する。位置合わせされた状態で第１貫通孔３１１と第２貫通孔３１２とが重なる部分の面積である実質開口面積Ｓは、第１口出し線２２１と第２口出し線２２２の前記軸方向に垂直な方向の断面積の和よりも大きく設定されている。

【0045】

これによれば、剛性の高い口出し線２２１、２２２が補助部材３０１、３０２の貫通孔３１１、３１２を貫通して補助部材３０１、３０２の外側つまり固定子１０に対する反対側に突出した状態となることが容易となる。また、第１移動工程及び又は第２移動工程において、口出し線２２１、２２２は軸方向に垂直な方向に移動する余地があるため、補助部材３０１、３０２の移動方向に従って移動させることで、口出し線２２１、２２２を溶接工程において望ましい相対位置と姿勢に移動し望ましい姿勢に矯正することができる。

【0046】

なお、第１補助部材３０１と第２補助部材３０２とは、互換して使用することができる。

【0047】

（第２実施形態）
図１０～図１７を参照して、第２実施形態について説明する。本実施形態では、複数この場合２個の補助部材４０を用いて固定子１０を製造する。補助部材４０は複数この場合３０個の貫通孔４１を有する。貫通孔４１は、補助部材４０を厚み方向に貫通して形成されている。

【0048】

補助部材４０は、金属部材により板状に構成されている。補助部材４０の寸法は、図１２に示すように各組の口出し線２２１、２２２と各貫通孔４１とを位置合わせして補助部材４０を固定子１０の上方に配置した状態で、固定子１０の外形よりも大きく設定されている。補助部材４０は、軸方向視例えば円形又は多角形に形成されている。本実施形態では、補助部材４０は円形に形成されている。

【0049】

本実施形態では、軸方向に関して固定子１０から遠い側すなわち上側の第１補助部材４０１と、固定子１０に近い側すなわち下側の第２補助部材４０２とを用いて固定子１０を製造する。第１補助部材４０１と第２補助部材４０２とは、本実施形態では同一の寸法及び形状を有する。第１補助部材４０１は第１貫通孔４１１を、第２補助部材４０２は第２貫通孔４１２を有する。貫通孔４１１、４１２は、それぞれ同心円状に配置されている。第１補助部材４０１と第２補助部材４０２とを重ね合わせた状態で、それぞれの同心円の中心は一致する。本実施形態では、複数の貫通孔４１１、４１２は、第１補助部材４０１と第２補助部材４０２とにおいて同様に配置されている。

【0050】

貫通孔４１は、円形、長円形、楕円形又は多角形に形成することができる。本実施形態では、貫通孔４１は円形に形成されている。貫通孔４１の開口面積は、第１口出し線２２１と第２口出し線２２２との断面積の和よりも十分大きく設定されている。

【0051】

この場合、固定子１０は、単位コイル２０間の接合部を３０個有している。すなわち、３０組の口出し線２２１、２２２を接合する必要がある。補助部材４０１、４０２は、複数の貫通孔４１を有しているため、作業者は、複数組の口出し線２２１、２２２を一セットの第１移動工程、第２移動固定、第３移動工程及び溶接工程によって接合することができる。本実施形態では、接合部の個数と貫通孔４１の個数が一致しているため、全組の口出し線２２１、２２２を一セットの第１移動工程、第２移動工程、第３移動工程及び溶接工程によって接合することができる。

【0052】

配置工程において、作業者は、第１補助部材４０１と第２補助部材４０２とを、各組の第１貫通孔４１１と第２貫通孔４１２とを、第１貫通孔４１１と第２貫通孔４１２の少なくとも一部とが重なるように重ね合わせた状態で、各組の第１口出し線２２１及び第２口出し線２２２と第１貫通孔４１１及び第２貫通孔４１２とが位置合わせされるように配置する。図１２は、第２補助部材４０２を配置した状態を示す。図１３は、更に第１補助部材４０１を第２補助部材４０２に重ねて配置した状態を示す。なお、図１２及び図１３において、接合される複数組の口出し線２２１、２２２のうち、隣接しない同相の単位コイル２０からの渡り線に該当するものは図示が省略されている。

【0053】

図１４～図１６は、一組の貫通孔４１１、４１２の近傍を拡大して示す部分拡大図である。他の組の貫通孔４１１、４１２や口出し線２２１、２２２は省略されている。図１４は、補助部材配置工程後の状態を示す。この場合、第１補助部材４０１と第２補助部材４０２とは、相対的に回転軸線Ａｘを中心として周方向に若干回転した位置で重ね合わされている。そのため、第１貫通孔４１１と第２貫通孔４１２は軸方向に大部分が重なっているが、一部は重なっていない。なお、第１貫通孔４１１と第２貫通孔４１２の全体が重なるように第１補助部材４０１と第２補助部材４０２とを重ね合わせて配置しても良い。

【0054】

図１４は、第１移動工程後の状態を示す。第１移動工程において、第１補助部材４０１は回転軸線Ａｘを中心として周方向の一の方向に回転移動し、第１貫通孔４１１の周縁部は第１口出し線２２１と第２口出し線２２２の少なくとも一方又は両方に接触する。この場合、第１補助部材４０１は時計回りに回転移動する。第１貫通孔４１１の周縁部は第１口出し線２２１と第２口出し線２２２の両方に接触する。

【0055】

図１５は、第２移動工程後の状態を示す。第２移動工程において、第２補助部材４０２は回転軸線Ａｘを中心として周方向の他の方向に回転移動し、第２貫通孔４１２の周縁部は第１口出し線２２１と第２口出し線２２２の少なくとも一方又は両方に接触する。この場合、第２補助部材４０２は時計回りに回転移動する。第２貫通孔４１２の周縁部は第１口出し線２２１と第２口出し線２２２の両方に接触する。この後、必要があれば第１補助部材４０１と第２補助部材４０２とは、相対的にそれぞれ当該周方向一の方向及び他の方向に回転移動される規制工程が実行されて、補助部材４０１，４０２と口出し線２２１、２２２との接触が更に確実にされる。貫通孔４１１、４１２の周縁部に挟まれて、口出し線２２１、２２２の軸方向に垂直な方向への移動が規制され、また、姿勢も矯正されて軸方向に略平行となるため、口出し線２２１、２２２同士の接触が確実になる。これにより、溶接工程における溶接不良の発生を抑制することができる。

【0056】

図１６は、第１移動工程と、第２移動工程と、必要に応じて規制工程実行後の固定子１０の軸方向視概略図である。本実施形態では、貫通孔４１１、４１２を同心円状に配置したことで、第１補助部材４０１を周方向の一の方向に、第２補助部材４０２を周方向の他の方向に、それぞれ移動させることで、一セットの動作により複数組の口出し線２２１、２２２に対して移動の規制と姿勢の矯正を実行することができる。引き続いて溶接工程を実行して、各貫通孔４１１、４１２から突出した各組の口出し線２２１、２２２の先端部が接合される。

【0057】

溶接工程において、第１補助部材４０１又は第２補助部材４０２のいずれか一方は接地端子１００により挟持して接地することができる。これにより、単位コイル２０１、２０２の全体に電流を流して加熱することなく、口出し線２２１、２２２の先端部つまり溶接部位のみを効率的に加熱することができる。更に、補助部材４０１、４０２は口出し線２２１、２２２と比較して表面積が大きいため、溶接後の放熱冷却効率が向上する。更に、溶接する単位コイル２０を変える毎に接地端子を一度単位コイル２０から外して再度新たな単位コイル２０に取付けなくても良いため、溶接工程の作業性が向上する。

【0058】

図１７に示すように、補助部材４０１、４０２のいずれか一方又は両方は、軸方向視の場合の外形が、円環状に配置された複数この場合２４個の単位コイル２０の外形よりも外側となるように形成されている。すなわち、溶接工程に際して、軸方向視で、複数の単位コイル２０の巻回部２１は補助部材４０により覆われて露出していない。これにより、溶接工程において発生するスパッタ等から、単位コイル２０の巻回部２１を保護することができる。本実施形態では、補助部材４０１、４０２の直径は、固定子１０の直径よりも大きく設定されている。

【0059】

以上説明した本実施形態によれば、固定子１０は、第１口出し線２２１と第２口出し線２２２との組を複数組備える。第１補助部材４０１は複数の第１貫通孔４１１を有する。第２補助部材４０２は複数の第１貫通孔４１１と位置合わせされた複数の第２貫通孔４１２を有する。複数の第１貫通孔４１１と複数の第２貫通孔４１２とのそれぞれに、一対の第１口出し線２２１と第２口出し線２２２とを貫通させた状態で、第１移動工程において第１補助部材４０１を前記軸方向に垂直な第１方向に移動させ、複数の第１貫通孔４１１の各々の周縁部に少なくとも複数の第１口出し線２２１のいずれか一つを接触させる。第２移動工程において第２補助部材４０２を第１方向と逆の第２方向に移動させ、複数の第２貫通孔４１２の各々の周縁部に少なくとも複数の第２口出し線２２２のいずれか一つを接触させる。

【0060】

これによれば、一セットの動作により複数組の口出し線２２１、２２２を同時に固定することができるので、一組ずつ治具で固定して溶接する製造方法に比べて、作業性が向上する。

【0061】

複数の第１貫通孔４１１と複数の第２貫通孔４１２とは、配置工程後の状態において第１補助部材４０１と第２補助部材４０２とに回転軸線Ａｘを中心とした同心円状にそれぞれ配置されている。第１方向は、回転軸線Ａｘの周りに周方向時計回りであり、第２方向は、回転軸線Ａｘの周りに周方向反時計回りである。

【0062】

複数の単位コイル２０は円環状に配置されているため、補助部材４０１、４０２を直線移動ではなく回転移動させることで、複数組の口出し線２２１、２２２に対して無理なく同様の移動の規制効果と姿勢矯正の効果を奏することができる。またこの場合、作業者は、固定子１０に対して任意の位置から作業を行うことができるため、作業の自由度が上がり作業性が向上する。

【0063】

第１補助部材４０１及び第２補助部材４０２のいずれか一方又は両方は、軸方向視において、複数の単位コイル２０の巻回部２１を覆っている。すなわち、複数の単位コイル２０の巻回部２１は、第１補助部材４０１及び第２補助部材４０２のいずれか一方又は両方に覆われて外部に露出していない。

【0064】

これにより、溶接工程において、複数の巻回部２１は、溶接部や溶接トーチに対して露出していない。そのため、溶接の際に発生するスパッタ等から、単位コイル２０の巻回部２１を保護することができる。

【0065】

以上、本発明の複数の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0066】

１…回転電機、１０…固定子、１１…回転子、２０…単位コイル、２０１…第１単位コイル、２０２…第２単位コイル、２１…巻回部、２２…口出し線、２２１…第１口出し線、２２２…第２口出し線、３０…補助部材、３０１…第１補助部材、３０２…第２補助部材、３１…貫通孔、３１１…第１貫通孔、３１２…第２貫通孔、４０…補助部材、４０１…第１補助部材、４０２…第２補助部材、４１…貫通孔、４１１…第１貫通孔、４１２…第２貫通孔、Ａｘ…回転軸線、Ｓ…実質開口面積

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】